KR100674546B1 - Semiconductor memory device capable of setting a negative threshold voltage - Google Patents

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Abstract

메모리 셀 어레이(1)는, 워드선, 및 비트선에 접속된 복수의 메모리 셀 MC가 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 제어 회로(7)는, 워드선, 및 비트선의 전위를 제어한다. 제어 회로(7)는, 비트선 중 제1 비트선 BLo에 접속된 메모리 셀로부터 판독 동작을 행하는 경우, 상기 제1 비트선에 인접하여 배치된 제2 비트선 BLe와, 상기 메모리 셀 어레이의 소스선 SRC에, 제1 전압을 공급한다. In the memory cell array 1, a word line and a plurality of memory cells MC connected to a bit line are arranged in a matrix. The control circuit 7 controls the potential of the word line and the bit line. When the readout operation is performed from the memory cell connected to the first bit line BLo among the bit lines, the control circuit 7 includes the second bit line BLe disposed adjacent to the first bit line, and the source of the memory cell array. The first voltage is supplied to the line SRC.

메모리 셀 어레이, 워드선, 비트선, 소스선, 제어 회로, 정전압 발생 회로 Memory Cell Array, Word Line, Bit Line, Source Line, Control Circuit, Constant Voltage Generator Circuit

Description

네가티브 임계 전압을 설정하는 것이 가능한 반도체 기억 장치{SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE CAPABLE OF SETTING A NEGATIVE THRESHOLD VOLTAGE}Semiconductor memory capable of setting negative threshold voltages {SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE CAPABLE OF SETTING A NEGATIVE THRESHOLD VOLTAGE}

도 1은 제1 실시예에 따른 반도체 기억 장치의 주요부를 도시하는 회로도. 1 is a circuit diagram showing a main part of a semiconductor memory device according to the first embodiment.

도 2는 제1 실시예에 따른 반도체 기억 장치를 도시하는 구성도. Fig. 2 is a configuration diagram showing the semiconductor memory device according to the first embodiment.

도 3은 도 2에 도시한 메모리 셀 어레이(1) 및 비트선 제어 회로(2)의 구성을 도시하는 회로도. FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the memory cell array 1 and the bit line control circuit 2 shown in FIG.

도 4a, 도 4b는 메모리 셀 및 선택 트랜지스터의 단면도. 4A and 4B are cross-sectional views of memory cells and select transistors.

도 5는 제1 실시예에 따른 반도체 기억 장치를 도시하는 주요부의 단면도. Fig. 5 is a sectional view of an essential part showing a semiconductor memory device according to the first embodiment.

도 6은, 도 5에 도시한 구성에서, 각종 동작 시에 각 부에 공급되는 전압을 도시하는 도면. FIG. 6 is a diagram showing voltages supplied to respective units during various operations in the configuration shown in FIG. 5; FIG.

도 7은 도 3에 도시한 데이터 기억 회로의 일례를 도시하는 회로도. FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of the data storage circuit shown in FIG.

도 8의 (a), 도 8의 (b), 도 8의 (c)는 메모리 셀의 데이터와 메모리 셀의 임계 전압의 관계를 도시하는 도면. 8 (a), 8 (b) and 8 (c) are diagrams showing a relationship between data of a memory cell and a threshold voltage of the memory cell.

도 9는 제1 실시예에서의 기입 순서의 일례를 도시하는 도면. 9 is a diagram showing an example of a writing procedure in the first embodiment.

도 10은 P형 기판 상에 로우 디코더를 구성하는 고내압 NMOS 트랜지스터를 형성한 경우를 도시하는 도면. Fig. 10 is a diagram showing a case where a high breakdown voltage NMOS transistor constituting a row decoder is formed on a P-type substrate.

도 11은 4치의 데이터의 기입 시퀀스를 도시하는 도면. Fig. 11 is a diagram showing a writing sequence of four values of data.

도 12는 4치의 데이터의 기입 시퀀스를 나타내는 것으로, 제1 페이지의 기입 동작을 도시하는 플로우차트. Fig. 12 is a flowchart showing a writing sequence of four values of data, showing a writing operation of a first page.

도 13은 4치의 데이터의 기입 시퀀스를 나타내는 것으로, 제2 페이지의 기입 동작을 도시하는 플로우차트. Fig. 13 is a flowchart showing a write sequence of four values of data, showing a write operation of a second page.

도 14는 소거 영역을 자기 승압하는 기입 방법을 도시하는 도면. Fig. 14 is a diagram showing a writing method for self boosting an erase region.

도 15a는 종래의 기입 방법에 의한 임계 전압의 분포를 도시하는 도면, 도 15b는 제1 실시예에 따른 기입 방법에 의한 임계 전압의 분포를 도시하는 도면. Fig. 15A is a diagram showing the distribution of threshold voltages according to the conventional writing method, and Fig. 15B is a diagram showing the distribution of threshold voltages according to the writing method according to the first embodiment.

도 16은 제4 실시예에 관한 것으로, 메모리 셀 어레이(1)와 데이터 기억 회로(10)의 구성을 도시하는 도면. FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the memory cell array 1 and the data storage circuit 10 according to the fourth embodiment.

도 17은 제1 실시예에 관한 것으로, 포지티브 레벨 리드의 동작을 도시하는 타이밍차트. 17 is a timing chart showing the operation of the positive level read in accordance with the first embodiment.

도 18은 제1 실시예에 관한 것으로, 네가티브 레벨 리드의 동작을 도시하는 타이밍차트. 18 is a timing chart showing the operation of the negative level read in accordance with the first embodiment.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 메모리 셀 어레이1: memory cell array

2 : 비트선 제어 회로2: bit line control circuit

3 : 컬럼 디코더3: column decoder

4 : 데이터 입출력 버퍼4: data input / output buffer

5 : 데이터 입출력 단자5: data input / output terminal

6 : 워드선 제어 회로6: word line control circuit

7 : 제어 신호 및 제어 전압 발생 회로7: control signal and control voltage generating circuit

8 : 제어 신호 입력 단자8: control signal input terminal

10 : 데이터 기억 회로10: data storage circuit

71 : 정전압 발생 회로71: constant voltage generating circuit

[특허 문헌1] 특개2004-192789호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-192789

[특허 문헌2] 특개평3-283200호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 3-283200

본 출원은 일본국 특허 출원 2004-364902(2004년 12월 16일)에 기초한 것으로서, 그 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용된다. This application is based on the JP Patent application 2004-364902 (December 16, 2004) of this application, and claims the priority, The whole content is taken in here as a reference.

본 발명은, 예를 들면 1개의 메모리 셀에 2치 이상의 데이터를 기억하는 것이 가능한 반도체 기억 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor memory device capable of storing, for example, two or more values of data in one memory cell.

NAND형 플래시 메모리는, 로우(행) 방향으로 배치된 복수의 메모리 셀의 모두, 또는 반수의 메모리 셀이, 각각 비트선을 통해 대응하는 래치 회로에 접속되어 있다. 각 래치 회로는 데이터의 기입, 및 판독 시에 데이터를 보유한다. 로우 방향으로 배치된 모든 셀, 또는 반수의 셀은, 일괄하여 데이터의 기입, 또는 판독이 행해진다(예를 들면, 특허 문헌1 참조). In the NAND flash memory, all or half of the plurality of memory cells arranged in the row (row) direction are connected to corresponding latch circuits through bit lines, respectively. Each latch circuit holds data at the time of writing and reading of the data. All cells arranged in the row direction or half of the cells are collectively written or read out (see Patent Document 1, for example).

또한, 소거 동작은 예를 들면 블록 단위로 행해진다. 소거 동작에 의해 메 모리 셀의 임계 전압을 네가티브로 하고, 기입 동작에 의해, 메모리 셀 내에 전자를 주입함으로써 임계 전압을 포지티브로 한다. 그러나, NAND형 플래시 메모리는, 메모리 셀이 직렬 접속되어 있기 때문에, 판독 동작 시에 있어서, 비선택 셀은 온 상태일 필요가 있다. 이 때문에, 비선택 셀의 게이트에 임계 전압보다 높은 전압(Vread)을 인가한다. 따라서, 기입 동작에서의 임계 전압은, Vread를 초과해서는 안되고, 기입 시퀀스에서, 비트마다 프로그램, 프로그램 베리파이 리드를 반복하여 행하여, Vread를 초과하지 않도록 임계 전압 분포를 억제할 필요가 있다. 이 때문에, 프로그램의 스피드가 느려진다고 하는 문제가 있다. In addition, the erase operation is performed in units of blocks, for example. The threshold voltage of the memory cell is made negative by the erase operation, and the threshold voltage is made positive by injecting electrons into the memory cell by the write operation. However, in the NAND type flash memory, since the memory cells are connected in series, in the read operation, the non-selected cell needs to be in the on state. For this reason, a voltage Vread higher than the threshold voltage is applied to the gate of the unselected cell. Therefore, the threshold voltage in the write operation should not exceed Vread. In the write sequence, it is necessary to repeat the program and program verify reads for each bit in order to suppress the threshold voltage distribution so as not to exceed Vread. For this reason, there exists a problem that the program speed becomes slow.

또한, 대량의 데이터를 기억하기 위해, 1개의 셀에 2비트 이상을 기억하는 다치 메모리가 개발되어 있다. 이 다치 메모리에서, 예를 들면 1개의 셀에 2비트를 기억하기 위해서는, 4개의 임계 전압을 설정해야만 한다. 이 때문에, 1개의 셀에 1비트를 기억하는 메모리에 비해, 1개의 임계 전압의 분포를 좁게 할 필요가 있다. 이 제어도 상술한 바와 같이, 프로그램과 프로그램 베리파이를 반복하여 행할 필요가 있기 때문에, 기입 속도가 저하된다고 하는 문제가 있다. In addition, in order to store a large amount of data, a multi-value memory for storing two or more bits in one cell has been developed. In this multi-value memory, four threshold voltages must be set, for example, in order to store two bits in one cell. For this reason, it is necessary to narrow the distribution of one threshold voltage compared with the memory which stores one bit in one cell. As described above, this control also needs to be repeatedly performed for the program and the program verification, so that there is a problem that the writing speed is lowered.

또한, 1개의 셀에 3비트, 혹은 4비트의 데이터를 기억하는 경우, 8개, 혹은 16개의 임계 전압을 설정해야만 한다. 이 때문에, 하나의 임계 전압의 분포 폭을 매우 좁게 해야만 한다.In addition, when storing three bits or four bits of data in one cell, eight or sixteen threshold voltages must be set. For this reason, the distribution width of one threshold voltage must be made very narrow.

이 문제를 해결하기 위해, 네가티브측의 임계 전압에도 데이터로서의 임계 전압을 설정하는 것이 생각된다. 이와 같이 구성한 경우, Vread의 범위 내에서, 포지티브측의 임계 전압의 설정수를 삭감할 수 있기 때문에, 1개당의 임계 전압의 분포 폭을 넓히는 것이 가능하여, 고속 기입이 가능하게 된다. 그러나, 메모리 셀의 게이트에 네가티브 전압을 인가하는 경우, 워드선에 네가티브 전위를 공급할 필요가 있다. 이 때문에, 로우 디코더를 구성하는 고내압 트랜지스터(H. V. Tr.)를 P웰 구조 내에 형성하고, 웰에 네가티브 전압을 인가해야만 한다. 따라서, 제조 공정이 복잡하게 된다고 하는 문제가 있다. In order to solve this problem, it is conceivable to set the threshold voltage as data also to the negative threshold voltage. In such a configuration, since the set number of the threshold voltages on the positive side can be reduced within the range of Vread, the distribution width of each threshold voltage can be widened, and high-speed writing becomes possible. However, when applying a negative voltage to the gate of the memory cell, it is necessary to supply a negative potential to the word line. For this reason, the high breakdown voltage transistors H. V. Tr. Constituting the row decoder must be formed in the P well structure, and a negative voltage must be applied to the wells. Therefore, there exists a problem that a manufacturing process becomes complicated.

따라서, 리드 및 베리파이 리드 시에, 셀의 소스 및 웰에 외부 전원, 혹은 내부 전원에 따라 바이어스 전압을 공급하여, 소스 및 웰의 전위를 워드선의 전위보다 높게 한다. 이에 의해, 외관상, 워드선에 네가티브 전압을 인가한 경우와 마찬가지로 함으로써, 네가티브의 임계 전압을 판독하는 기술이 제안되어 있다(예를 들면 특허 문헌2 참조). 그러나, 이 기술은, 메모리 셀의 테스트 모드에 적용되어 있으며, 통상의 동작 모드에는 이 기술이 사용되고 있지 않다. 또한, 내부 전원 회로에 의해 소스 및 웰에 바이어스 전압을 인가한 경우, 다수(16k 내지 32k)의 비트선으로부터 내부 전원 회로에 대전류가 유입되기 때문에, 내부 전원 회로가 안정되지 않는다고 하는 문제가 있다. 따라서, 메모리 셀에 네가티브의 임계 전압을 설정할 수 있으며, 또한 안정된 동작이 가능한 반도체 기억 장치가 요망되고 있다. Therefore, at the time of the read and the verify read, the bias voltage is supplied to the source and the well of the cell in accordance with the external power supply or the internal power supply, so that the potential of the source and the well is higher than the potential of the word line. As a result, a technique for reading negative threshold voltages has been proposed in the same manner as in the case where a negative voltage is applied to a word line (see Patent Document 2, for example). However, this technique is applied to the test mode of the memory cell, and this technique is not used in the normal operation mode. In addition, when a bias voltage is applied to the source and the well by the internal power supply circuit, since a large current flows into the internal power supply circuit from a plurality of bit lines (16k to 32k), there is a problem that the internal power supply circuit is not stable. Therefore, there is a demand for a semiconductor memory device capable of setting a negative threshold voltage for a memory cell and enabling stable operation.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 반도체 기억 장치는, 복수의 메모리 셀이 매트릭스 형상으로 배치된 메모리 셀 어레이-상기 메모리 셀은 워드선, 및 비트선에 접속되어 있음-와, 상기 워드선, 및 비트선의 전위를 제어하는 제어 회로를 포함하 고, 상기 제어 회로는, 상기 비트선 중 제1 비트선에 접속된 메모리 셀로부터 판독 동작을 행하는 경우, 상기 제1 비트선에 인접하여 배치된 제2 비트선과, 상기 메모리 셀 어레이의 소스선에, 제1 전압을 공급하는 것을 특징으로 한다. According to a first aspect of the present invention, a semiconductor memory device includes a memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix, wherein the memory cells are connected to word lines and bit lines; A control circuit for controlling the potential of a bit line, said control circuit comprising: a second portion disposed adjacent to said first bit line when performing a read operation from a memory cell connected to a first bit line among said bit lines; A first voltage is supplied to a bit line and a source line of the memory cell array.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 반도체 기억 장치는, 복수의 메모리 셀이 매트릭스 형상으로 배치된 메모리 셀 어레이-상기 메모리 셀은 워드선, 및 비트선에 접속되어 있음-와, 상기 워드선, 비트선, 소스선, 및 웰의 전위를 제어하는 제어 회로, 및 제1 전압 및 제2 전압을 발생하는 정전압 발생 회로를 포함하고, 상기 메모리 셀은, 제1 상태, 제2 상태 내지 제n 상태(n은 2 이상의 자연수)의 n개의 상태를 갖고, 상기 제어 회로는, 제1 상태, 제2 상태 내지 제k 상태(k<=n, k는 자연수)의 상태를 판독하는 경우, 상기 메모리 셀 어레이의 웰과, 상기 메모리 셀 어레이의 소스선에, 상기 정전압 발생 회로에 의해 발생된 상기 제1 전압을 공급하고, 제(k+1) 상태 내지 제n 상태의 상태를 판독하는 경우, 상기 메모리 셀 어레이의 웰과, 상기 메모리 셀 어레이의 소스선에, 제2 전압을 공급한다. According to a second aspect of the present invention, a semiconductor memory device includes a memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix, wherein the memory cells are connected to word lines and bit lines, and the word lines and bits. A control circuit for controlling a potential of a line, a source line, and a well, and a constant voltage generating circuit for generating a first voltage and a second voltage, wherein the memory cell includes a first state, a second state to an nth state ( n has n states of two or more natural numbers, and the control circuit is configured to read the states of the first state, the second state to the kth state (k <= n, k is a natural number). The memory cell when the first voltage generated by the constant voltage generation circuit is supplied to a well of the memory cell array and a source line of the memory cell array, and the state of the (k + 1) th to nth states is read. A well of the array and a source line of the memory cell array; 2 Supply the voltage.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings.

(제1 실시예)(First embodiment)

도 2는 제1 실시예에 따른 반도체 기억 장치, 구체적으로는 예를 들면 4치(2비트)의 데이터를 기억하는 NAND 플래시 메모리의 구성을 도시하고 있다. FIG. 2 shows the structure of a semiconductor memory device according to the first embodiment, specifically, a NAND flash memory for storing, for example, four values (two bits) of data.

메모리 셀 어레이(1)는 복수의 비트선과 복수의 워드선과 공통 소스선을 포함하고, 예를 들면 EEPROM 셀로 이루어지는 전기적으로 데이터를 재기입 가능한 메모리 셀이 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 이 메모리 셀 어레이(1)에는, 비트 선을 제어하기 위한 비트 제어 회로(2)와 워드선 제어 회로(6)가 접속되어 있다. The memory cell array 1 includes a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a common source line. For example, memory cells capable of rewriting data electrically consisting of EEPROM cells are arranged in a matrix. The memory cell array 1 is connected with a bit control circuit 2 and a word line control circuit 6 for controlling the bit lines.

비트선 제어 회로(2)는, 비트선을 통해 메모리 셀 어레이(1) 중의 메모리 셀의 데이터를 판독하거나, 비트선을 통해 메모리 셀 어레이(1) 중의 메모리 셀의 상태를 검출하거나, 비트선을 통해 메모리 셀 어레이(1) 중의 메모리 셀에 기입 제어 전압을 인가하여 메모리 셀에 기입을 행한다. 비트선 제어 회로(2)에는, 컬럼 디코더(3), 데이터 입출력 버퍼(4)가 접속되어 있다. 비트선 제어 회로(2) 내의 데이터 기억 회로는 컬럼 디코더(3)에 의해 선택된다. 데이터 기억 회로에 판독된 메모리 셀의 데이터는, 상기 데이터 입출력 버퍼(4)를 통해 데이터 입출력 단자(5)로부터 외부로 출력된다. The bit line control circuit 2 reads data of the memory cells in the memory cell array 1 through the bit lines, detects the state of the memory cells in the memory cell array 1 through the bit lines, or detects the bit lines. The write control voltage is applied to the memory cells in the memory cell array 1 to write to the memory cells. The column decoder 3 and the data input / output buffer 4 are connected to the bit line control circuit 2. The data storage circuit in the bit line control circuit 2 is selected by the column decoder 3. Data of the memory cells read into the data storage circuit is output from the data input / output terminal 5 to the outside via the data input / output buffer 4.

또한, 외부로부터 데이터 입출력 단자(5)에 입력된 기입 데이터는, 데이터 입출력 버퍼(4)를 통해, 컬럼 디코더(3)에 의해 선택된 데이터 기억 회로에 입력된다. The write data input to the data input / output terminal 5 from the outside is input to the data storage circuit selected by the column decoder 3 via the data input / output buffer 4.

워드선 제어 회로(6)는, 메모리 셀 어레이(1)에 접속되어 있다. 이 워드선 제어 회로(6)는, 메모리 셀 어레이(1) 중의 워드선을 선택하고, 선택된 워드선에 판독, 기입 혹은 소거에 필요한 전압을 인가한다. The word line control circuit 6 is connected to the memory cell array 1. The word line control circuit 6 selects a word line in the memory cell array 1 and applies a voltage necessary for reading, writing or erasing to the selected word line.

메모리 셀 어레이(1), 비트선 제어 회로(2), 컬럼 디코더(3), 데이터 입출력 버퍼(4), 및 워드선 제어 회로(6)는, 제어 신호 및 제어 전압 발생 회로(7)에 접속되며, 이 제어 신호 및 제어 전압 발생 회로(7)에 의해 제어된다. 제어 신호 및 제어 전압 발생 회로(7)는, 제어 신호 입력 단자(8)에 접속되며, 외부로부터 제어 신호 입력 단자(8)를 통해 입력되는 제어 신호에 의해 제어된다. The memory cell array 1, the bit line control circuit 2, the column decoder 3, the data input / output buffer 4, and the word line control circuit 6 are connected to the control signal and the control voltage generation circuit 7. It is controlled by this control signal and control voltage generation circuit 7. The control signal and the control voltage generation circuit 7 are connected to the control signal input terminal 8 and controlled by a control signal input from the outside via the control signal input terminal 8.

상기 비트선 제어 회로(2), 컬럼 디코더(3), 워드선 제어 회로(6), 제어 신호 및 제어 전압 발생 회로(7)는 기입 회로, 및 판독 회로를 구성하고 있다. The bit line control circuit 2, the column decoder 3, the word line control circuit 6, the control signal and the control voltage generator circuit 7 constitute a write circuit and a read circuit.

도 3은 도 2에 도시한 메모리 셀 어레이(1) 및 비트선 제어 회로(2)의 구성을 도시하고 있다. 메모리 셀 어레이(1)에는 복수의 NAND 셀이 배치되어 있다. 하나의 NAND 셀은, 직렬 접속된 예를 들면 32개의 EEPROM으로 이루어지는 메모리 셀 MC와, 선택 게이트 S1, S2에 의해 구성되어 있다. 선택 게이트 S2는 비트선 BL0e에 접속되며, 선택 게이트 S1은 소스선 SRC에 접속되어 있다. 각 로우에 배치된 메모리 셀 MC의 제어 게이트는 워드선 WL0∼WL29, WL30, WL31에 공통 접속되어 있다. 또한, 선택 게이트 S2는 셀렉트선 SGD에 공통 접속되며, 선택 게이트 S1은 셀렉트선 SGS에 공통 접속되어 있다. 3 shows the configuration of the memory cell array 1 and the bit line control circuit 2 shown in FIG. A plurality of NAND cells are arranged in the memory cell array 1. One NAND cell is comprised by the memory cell MC which consists of 32 EEPROM connected in series, and the selection gate S1, S2. The selection gate S2 is connected to the bit line BL0e, and the selection gate S1 is connected to the source line SRC. The control gates of the memory cells MC arranged in each row are commonly connected to the word lines WL0 to WL29, WL30, and WL31. The selection gate S2 is commonly connected to the select line SGD, and the selection gate S1 is commonly connected to the select line SGS.

비트선 제어 회로(2)는 복수의 데이터 기억 회로(10)를 갖고 있다. 각 데이터 기억 회로(10)에는, 한 쌍의 비트선 (BL0e, BL0o), (BL1e, BL1o), …, (BLie, BLio), (BL8ke, BL8ko)가 접속되어 있다. The bit line control circuit 2 has a plurality of data storage circuits 10. Each data storage circuit 10 includes a pair of bit lines BL0e, BL0o, BL1e, BL1o,... , (BLie, BLio), (BL8ke, BL8ko) are connected.

메모리 셀 어레이(1)는, 파선으로 나타낸 바와 같이, 복수의 블록을 포함하고 있다. 각 블록은, 복수의 NAND 셀에 의해 구성되며, 예를 들면 이 블록 단위로 데이터가 소거된다. 또한, 소거 동작은, 데이터 기억 회로(10)에 접속되어 있는 2개의 비트선에 대하여 동시에 행해진다. The memory cell array 1 includes a plurality of blocks, as indicated by broken lines. Each block is composed of a plurality of NAND cells, for example, data is erased in units of blocks. In addition, the erase operation is simultaneously performed on two bit lines connected to the data storage circuit 10.

또한, 비트선의 1개 걸러 배치되며, 1개의 워드선에 접속된 복수의 메모리 셀(파선으로 둘러싸인 범위의 메모리 셀)은, 1섹터를 구성한다. 이 섹터마다 데이터가 기입되어, 판독된다. Further, a plurality of memory cells (memory cells in a range surrounded by broken lines) arranged every other bit line and connected to one word line constitute one sector. Data is written and read for each sector.

리드 동작, 프로그램 베리파이 동작 및 프로그램 동작 시에 있어서, 데이터 기억 회로(10)에 접속되어 있는 2개의 비트선(BLie, BLio) 중 외부로부터 공급되는 어드레스 신호(YA0, YA1, …, YAi, …, YA8k)에 따라 1개의 비트선이 선택된다. 또한, 외부 어드레스에 따라, 1개의 워드선이 선택된다. In the read operation, the program verify operation, and the program operation, the address signals YA0, YA1, ..., YAi, ... supplied from the outside of the two bit lines BLie, BLio connected to the data storage circuit 10 are provided. , YA8k), one bit line is selected. Further, one word line is selected according to the external address.

도 4a, 도 4b는 메모리 셀 및 선택 트랜지스터의 단면도를 도시하고 있다. 도 4a는 메모리 셀을 도시하고 있다. 기판(51)(후술하는 P형 웰 영역(55))에는 메모리 셀의 소스, 드레인으로서의 n형 확산층(42)이 형성되어 있다. P형 웰 영역(55) 상에는 게이트 절연막(43)을 개재하여 부유 게이트(FG)(44)가 형성되며, 이 부유 게이트(44) 상에는 절연막(45)을 개재하여 제어 게이트(CG)(46)가 형성되어 있다. 도 4b는 선택 게이트를 도시하고 있다. P형 웰 영역(55)에는 소스, 드레인으로서의 n형 확산층(47)이 형성되어 있다. P형 웰 영역(55) 상에는 게이트 절연막(48)을 개재하여 제어 게이트(49)가 형성되어 있다. 4A and 4B show cross-sectional views of memory cells and select transistors. 4A shows a memory cell. An n-type diffusion layer 42 as a source and a drain of the memory cell is formed in the substrate 51 (the P-type well region 55 described later). The floating gate (FG) 44 is formed on the P-type well region 55 via the gate insulating film 43, and the control gate (CG) 46 is disposed on the floating gate 44 via the insulating film 45. Is formed. 4B shows a select gate. An n-type diffusion layer 47 as a source and a drain is formed in the P-type well region 55. The control gate 49 is formed on the P-type well region 55 via the gate insulating film 48.

도 5는 이 실시예에 대응하는 반도체 기억 장치의 단면도를 도시하고 있다. 예를 들면 P형 반도체 기판(51) 내에는, N형 웰 영역(52, 53, 54), P형 웰 영역(55, 56)이 형성되어 있다. N형 웰 영역(52) 내에는 P형 웰 영역(55)이 형성되며, 이 P형 웰 영역(55) 내에 메모리 셀 어레이(1)를 구성하는 저전압 N채널 트랜지스터 LVNTr이 형성되어 있다. 또한, 상기 N형 웰 영역(53), P형 웰 영역(56) 내에, 데이터 기억 회로(10)를 구성하는 저전압 P채널 트랜지스터 LVPTr, 저전압 N채널 트랜지스터 LVNTr이 형성되어 있다. 상기 기판(51) 내에는, 비트선과 데이터 기억 회로(10)를 접속하는 고전압 N채널 트랜지스터 HVNTr이 형성되어 있다. 또한, 상 기 N형 웰 영역(54) 내에는 예를 들면 워드선 구동 회로 등을 구성하는 고전압 P채널 트랜지스터 HVPTr이 형성되어 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 고전압 트랜지스터 HVNTr, HVPTr은, 저전압 트랜지스터 LVNTr, LVPTr에 비해 예를 들면 두꺼운 게이트 절연막을 갖고 있다. Fig. 5 shows a sectional view of the semiconductor memory device corresponding to this embodiment. For example, in the P-type semiconductor substrate 51, the N-type well regions 52, 53, and 54 and the P-type well regions 55 and 56 are formed. A P type well region 55 is formed in the N type well region 52, and a low voltage N channel transistor LVNTr constituting the memory cell array 1 is formed in the P type well region 55. In addition, the low voltage P-channel transistor LVPTr and the low voltage N-channel transistor LVNTr constituting the data storage circuit 10 are formed in the N-type well region 53 and the P-type well region 56. In the substrate 51, a high voltage N-channel transistor HVNTr connecting the bit line and the data memory circuit 10 is formed. In the N-type well region 54, for example, a high voltage P-channel transistor HVPTr constituting a word line driving circuit or the like is formed. As shown in Fig. 5, the high voltage transistors HVNTr and HVPTr have, for example, thicker gate insulating films than the low voltage transistors LVNTr and LVPTr.

도 6은 이레이즈, 프로그램, 포지티브의 임계 전압을 판독하는 포지티브 리드, 네가티브의 임계 전압을 판독하는 네가티브 리드에서, 도 5에 도시한 각 부에 공급되는 전압을 도시하고 있다. FIG. 6 shows the voltages supplied to the respective parts shown in FIG. 5 in the positive lead reading the erase voltage, the program, the positive threshold voltage, and the negative read reading the negative threshold voltage.

도 7은 도 3에 도시한 데이터 기억 회로(10)의 일례를 도시하는 회로도이다. FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of the data storage circuit 10 shown in FIG.

이 데이터 기억 회로(10)는, 프라이머리 데이터 캐쉬(PDC), 세컨더리 데이터 캐쉬(SDC), 다이내믹 데이터 캐쉬(DDC), 템포러리 데이터 캐쉬(TDC)를 갖고 있다. SDC, PDC, DDC는, 기입 시에 입력 데이터를 보유하고, 판독 시에 판독 데이터를 보유하며, 베리파이 시에 일시적으로 데이터를 보유하고, 다치 데이터를 기억할 때에 내부 데이터의 조작에 사용된다. TDC는, 데이터의 판독 시에 비트선의 데이터를 증폭하여, 일시적으로 보유함과 함께, 다치 데이터를 기억할 때에 내부 데이터의 조작에 사용된다. This data storage circuit 10 has a primary data cache PDC, a secondary data cache SDC, a dynamic data cache DDC, and a temporal data cache TDC. The SDC, PDC, and DDC hold input data at the time of writing, hold the read data at the time of reading, temporarily hold data at the time of verification, and are used for operation of internal data when storing multi-value data. The TDC amplifies and temporarily holds the bit line data when data is read, and is used for operation of internal data when storing multi-value data.

SDC는, 래치 회로를 구성하는 클럭드 인버터 회로(61a, 61b), 및 트랜지스터(61c, 61d)에 의해 구성되어 있다. 트랜지스터(61c)는 클럭드 인버터 회로(61a)의 입력단과, 클럭드 인버터 회로(61b)의 입력단 사이에 접속되어 있다. 이 트랜지스터(61c)의 게이트에는 신호 EQ2가 공급되어 있다. 트랜지스터(61d)는 클럭드 인버터 회로(61b)의 출력단과 접지 사이에 접속되어 있다. 이 트랜지스터(61d)의 게이 트에는 신호 PRST가 공급되어 있다. SDC의 노드 N2a는, 컬럼 선택 트랜지스터(61e)를 통해 입출력 데이터선 IO에 접속되며, 노드 N2b는, 컬럼 선택 트랜지스터(61f)를 통해 입출력 데이터선 IOn에 접속된다. 이들 트랜지스터(61e, 61f)의 게이트에는 컬럼 선택 신호 CSLi가 공급되어 있다. SDC의 노드 N2a는, 트랜지스터(61g, 61h)를 통해 PDC의 노드 N1a에 접속되어 있다. 트랜지스터(61g)의 게이트에는 신호 BLC2가 공급되고, 트랜지스터(61h)의 게이트에는 신호 BLC1이 공급되어 있다. The SDC is composed of clocked inverter circuits 61a and 61b and transistors 61c and 61d constituting a latch circuit. The transistor 61c is connected between the input terminal of the clocked inverter circuit 61a and the input terminal of the clocked inverter circuit 61b. The signal EQ2 is supplied to the gate of this transistor 61c. The transistor 61d is connected between the output terminal of the clocked inverter circuit 61b and ground. The signal PRST is supplied to the gate of this transistor 61d. The node N2a of the SDC is connected to the input / output data line IO via the column select transistor 61e, and the node N2b is connected to the input / output data line IOn via the column select transistor 61f. The column select signals CSLi are supplied to the gates of these transistors 61e and 61f. The node N2a of the SDC is connected to the node N1a of the PDC via the transistors 61g and 61h. The signal BLC2 is supplied to the gate of the transistor 61g, and the signal BLC1 is supplied to the gate of the transistor 61h.

PDC는, 클럭드 인버터 회로(61i, 61j) 및 트랜지스터(61k)에 의해 구성되어 있다. 트랜지스터(61k)는, 클럭드 인버터 회로(61i)의 입력단과 클럭드 인버터 회로(61j)의 입력단의 상호간에 접속되어 있다. 이 트랜지스터(61k)의 게이트에는 신호 EQ1이 공급되어 있다. PDC의 노드 N1b는 트랜지스터(611)의 게이트에 접속되어 있다. 이 트랜지스터(611)의 전류 통로의 일단은 트랜지스터(61m)를 통하여 접지되어 있다. 이 트랜지스터(61m)의 게이트에는 신호 CHK1이 공급되어 있다. 또한, 트랜지스터(611)의 전류 통로의 타단은 트랜스퍼 게이트를 구성하는 트랜지스터(61n, 61o)의 전류 통로의 일단에 접속되어 있다. 이 트랜지스터(61n)의 게이트에는 신호 CHK2n이 공급되어 있다. 또한, 트랜지스터(61o)의 게이트는 노드 N3에 접속되어 있다. 트랜지스터(61n, 61o)의 전류 통로의 타단에는, 신호 COMi가 공급되어 있다. 이 신호 COMi는 모든 데이터 기억 회로(10)에 공통의 신호로서, 모든 데이터 기억 회로(10)의 베리파이가 완료되었는지의 여부를 나타내는 신호이다. 즉, 후술하는 바와 같이, 베리파이가 완료되면, PDC의 노드 N1b가 로우 레벨로 된 다. 이 상태에서, 신호 CHK1, CHK2n을 하이 레벨로 하면, 베리파이가 완료되어 있는 경우, 신호 COMi가 하이 레벨로 된다. The PDC is composed of clocked inverter circuits 61i and 61j and a transistor 61k. The transistor 61k is connected between the input terminal of the clocked inverter circuit 61i and the input terminal of the clocked inverter circuit 61j. The signal EQ1 is supplied to the gate of this transistor 61k. The node N1b of the PDC is connected to the gate of the transistor 611. One end of the current path of the transistor 611 is grounded through the transistor 61m. The signal CHK1 is supplied to the gate of this transistor 61m. The other end of the current path of the transistor 611 is connected to one end of the current path of the transistors 61n and 61o constituting the transfer gate. The signal CHK2n is supplied to the gate of this transistor 61n. The gate of the transistor 61o is connected to the node N3. The signal COMi is supplied to the other end of the current path of the transistors 61n and 61o. This signal COMi is a signal common to all the data storage circuits 10 and is a signal indicating whether or not the verification of all the data storage circuits 10 is completed. That is, as described later, when Verify is completed, the node N1b of the PDC goes low. In this state, when the signals CHK1 and CHK2n are set to high level, when the verification is completed, the signal COMi is set to high level.

또한, 상기 TDC는, 예를 들면 MOS 캐패시터(61p)에 의해 구성되어 있다. 이 캐패시터(61p)는, 일단이 상기 트랜지스터(61g, 61h)의 접속 노드 N3에 접속되며, 타단에 후술하는 신호 BOOST가 공급되어 있다. 또한, 접속 노드 N3에는, 트랜지스터(61q)를 통해 DDC가 접속되어 있다. 트랜지스터(61q)의 게이트에는, 신호 REG가 공급되어 있다. In addition, the said TDC is comprised by the MOS capacitor 61p, for example. One end of this capacitor 61p is connected to the connection node N3 of the transistors 61g and 61h, and a signal BOOST described later is supplied to the other end. In addition, the DDC is connected to the connection node N3 through the transistor 61q. The signal REG is supplied to the gate of the transistor 61q.

DDC는, 트랜지스터(61r, 61s)에 의해 구성되어 있다. 트랜지스터(61r)의 전류 통로의 일단에는 신호 VREG가 공급되고, 타단은 상기 트랜지스터(61q)의 전류 통로에 접속되어 있다. 이 트랜지스터(61r)의 게이트는 트랜지스터(61s)를 통해 상기 PDC의 노드 N1a에 접속되어 있다. 이 트랜지스터(61s)의 게이트에는 신호 DTG가 공급되어 있다. The DDC is composed of transistors 61r and 61s. The signal VREG is supplied to one end of the current path of the transistor 61r, and the other end thereof is connected to the current path of the transistor 61q. The gate of this transistor 61r is connected to the node N1a of the PDC via the transistor 61s. The signal DTG is supplied to the gate of this transistor 61s.

또한, 상기 접속 노드 N3에는 트랜지스터(61t, 61u)의 전류 통로의 일단이 접속되어 있다. 트랜지스터(61u)의 전류 통로의 타단에는 신호 VPRE가 공급되고, 게이트에는 BLPRE가 공급되어 있다. 상기 트랜지스터(61t)의 게이트에는 신호 BLCLAMP가 공급되어 있다. 이 트랜지스터(61t)의 전류 통로의 타단은 트랜지스터(61v)를 통해 비트선 BLo의 일단에 접속되며, 트랜지스터(61w)를 통해 비트선 BLe의 일단에 접속되어 있다. 비트선 BLo의 일단은 트랜지스터(61x)의 전류 통로의 일단에 접속되어 있다. 이 트랜지스터(61x)의 게이트에는 신호 BlASo가 공급되어 있다. 비트선 BLe의 일단은 트랜지스터(61y)의 전류 통로의 일단에 접속되어 있 다. 이 트랜지스터(61y)의 게이트에는 신호 BlASe가 공급되어 있다. 이들 트랜지스터(61x, 61y)의 전류 통로의 타단에는, 신호 BLCRL이 공급되어 있다. 트랜지스터(61x, 61y)는, 신호 BlASo, BlASe에 따라 트랜지스터(61v, 61w)와 상보적으로 온으로 되어, 비선택의 비트선에 신호 BLCRL의 전위를 공급한다. In addition, one end of the current path of the transistors 61t and 61u is connected to the connection node N3. The signal VPRE is supplied to the other end of the current path of the transistor 61u, and the BLPRE is supplied to the gate. The signal BLCLAMP is supplied to the gate of the transistor 61t. The other end of the current path of the transistor 61t is connected to one end of the bit line BLo via the transistor 61v, and connected to one end of the bit line BLe via the transistor 61w. One end of the bit line BLo is connected to one end of the current path of the transistor 61x. The signal B1ASo is supplied to the gate of this transistor 61x. One end of the bit line BLe is connected to one end of the current path of the transistor 61y. The signal B1ASe is supplied to the gate of this transistor 61y. The signal BLCRL is supplied to the other end of the current path of these transistors 61x and 61y. The transistors 61x and 61y are turned on complementarily to the transistors 61v and 61w in accordance with the signals BlASo and BlASe to supply the potential of the signal BLCRL to the unselected bit lines.

또한, 상기 노드 N3과 접지 사이에는, 예를 들면 MOS 캐패시터(61z)가 접속되어 있다. 이 캐패시터(61z)는, 후술하는 TDC의 캐패시터(61p)를 신호 BOOST에 의해 승압할 때, 커플링에 의해, 노드 N3의 전위가 지나치게 상승하지 않도록, 노드 N3의 전위를 조정한다. 이후, PDC의 데이터는 노드 N1a의 전위, SDC의 데이터는 노드 N2a의 전위, TDC의 데이터는 노드 N3의 전위, DDC의 데이터는 노드 N4의 전위로 한다. In addition, for example, a MOS capacitor 61z is connected between the node N3 and the ground. The capacitor 61z adjusts the potential of the node N3 so that the potential of the node N3 does not rise excessively by the coupling when boosting the capacitor 61p of the TDC described later by the signal BOOST. Thereafter, the data of the PDC is the potential of the node N1a, the data of the SDC is the potential of the node N2a, the data of the TDC is the potential of the node N3, and the data of the DDC is the potential of the node N4.

상기 각 신호 및 전압은, 도 2에 도시한 제어 신호 및 제어 전압 발생 회로(7)에 의해 생성되고, 이 제어 신호 및 제어 전압 발생 회로(7)의 제어에 기초하여, 이하의 동작이 제어된다. Each said signal and voltage are produced | generated by the control signal and control voltage generation circuit 7 shown in FIG. 2, and the following operation | movements are controlled based on the control of this control signal and control voltage generation circuit 7. .

본 메모리는, 다치 메모리이기 때문에, 1개의 셀에 2비트의 데이터를 기억하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 2비트의 절환은 어드레스(제1 페이지, 제2 페이지)에 의해 행해진다. Since this memory is a multivalued memory, it is possible to store two bits of data in one cell. The switching of these two bits is performed by the address (first page, second page).

도 8의 (a), 도 8의 (b), 도 8의 (c)는, 메모리 셀의 데이터와 메모리 셀의 임계 전압의 관계를 도시하고 있다. 소거 동작을 행하면, 도 8의 (a), 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 메모리 셀의 데이터는 "0"으로 된다. 제1 페이지의 기입 후, 메모리 셀의 데이터는 데이터 "0" 또는 데이터 "1"로 된다. 여기서, 데이터 "0" 은 네가티브의 임계 전압을 갖고, 데이터 "1"은 포지티브의 임계 전압을 갖고 있다.8A, 8B, and 8C show the relationship between the data of the memory cell and the threshold voltage of the memory cell. When the erase operation is performed, as shown in Figs. 8A and 8C, the data of the memory cell becomes " 0 ". After writing the first page, the data of the memory cell becomes data "0" or data "1". Here, data "0" has a negative threshold voltage and data "1" has a positive threshold voltage.

또한, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 페이지의 기입 후, 메모리 셀의 데이터는 데이터 "0", "1", "2", "3"으로 된다. 제1 실시예에서, 메모리 셀의 데이터는 임계 전압이 낮은 쪽으로부터 높은 쪽으로 정의되어 있다. In addition, as shown in Fig. 8B, after writing the second page, the data of the memory cell becomes data "0", "1", "2", and "3". In the first embodiment, data of the memory cell is defined from the low side to the high side.

도 9는 제1 실시예에서의 기입 순서의 일례를 도시하고 있다. 블록 내에서는, 소스선에 가까운 메모리 셀에서 페이지마다 기입 동작이 행해진다. 9 shows an example of a writing procedure in the first embodiment. Within the block, a write operation is performed for each page in a memory cell close to the source line.

(판독 동작)(Read operation)

도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 페이지 기입 후, 메모리 셀의 데이터는, "0" 또는 "2"로 되어 있다. 이 때문에, 워드선의 전위를 이들 데이터의 임계 전압의 중간의 전위 "a"로 설정하여 판독 동작을 행함으로써, 이들 데이터를 판독할 수 있다. 또한, 제2 페이지 기입 후, 메모리 셀의 데이터는, "0", "1", "2", "3" 중 어느 하나에 있다. 이 때문에, 워드선의 전위를 "b", "c", "d"로 설정함으로써, 이들 데이터를 판독할 수 있다. 여기서, 예를 들면 전위 "a", "b"는 네가티브 레벨이며, 전위 "c", "d"는 포지티브 레벨이다. As shown in Fig. 8A, after writing the first page, the data of the memory cell is " 0 " or " 2 ". For this reason, these data can be read by performing a read operation by setting the potential of the word line to the potential " a " in the middle of the threshold voltage of these data. In addition, after writing the second page, the data of the memory cell is in any one of "0", "1", "2", and "3". For this reason, these data can be read by setting the potentials of the word lines to "b", "c", and "d". Here, for example, the potentials "a" and "b" are negative levels, and the potentials "c" and "d" are positive levels.

(포지티브 레벨 리드) (Positive level lead)

우선, 포지티브 레벨 "c", "d"에 의한 판독 동작에 대하여 설명한다. First, the reading operation by the positive levels "c" and "d" will be described.

도 6, 도 17에 도시한 바와 같이, 도 1에 도시한 정전압 발생 회로(71)의 출력 전압을 Vss(0V : 접지 전압)로 함으로써, 선택되어 있는 셀의 웰, 소스선, 비선택 비트선, 비선택 블록의 선택 게이트에 Vss(0V), 선택 워드선에 리드 시의 전위 "c" 또는 "d", 선택 블록의 비선택 워드선에 Vread, 선택 블록의 선택 게이트 SGD에 Vsg(Vdd+Vth)를 공급한다. Vdd는 예를 들면 2.5V이며, Vth는 N채널 MOS 트랜지스터의 임계 전압이다. As shown in Figs. 6 and 17, the output voltage of the constant voltage generator circuit 71 shown in Fig. 1 is set to Vss (0V: ground voltage), so that the wells, source lines, and unselected bit lines of the selected cells are selected. Vss (0V) to the select gate of the unselected block, potential "c" or "d" at the time of reading to the select word line, Vread to the unselected word line of the select block, and Vsg (Vdd + to the select gate SGD of the select block. Supply Vth). Vdd is 2.5V, for example, and Vth is the threshold voltage of the N-channel MOS transistor.

다음으로, 도 7에 도시한 데이터 기억 회로(10)의 신호 VPRE에 Vdd(예를 들면 2.5V), 신호 BLPRE에 Vsg(Vdd+Vth), 신호 BLCLAMP에 예를 들면 (0.6V+Vth)의 전압을 일단 공급하고, 비트선을 예를 들면 0.6V로 프리차지한다. 다음으로, 셀의 소스측의 셀렉트선 SGS를 Vsg(Vdd+Vth)로 한다. 셀의 임계 전압이 "c" 또는 "d"보다 높을 때, 셀은 오프한다. 이 때문에, 비트선은 H(하이) 레벨인 상태 그대로이다. 또한, 셀의 임계 전압이 "c" 또는 "d"보다 낮은 경우, 셀은 온한다. 이 때문에, 비트선은 이들 셀을 통해 방전되어, L(로우) 레벨로 된다. 여기서, 도 7에 도시한 데이터 기억 회로(10)의 신호 BLPRE를 일단 Vsg(Vdd+Vth), VPRE=Vdd로 하여, TDC의 노드를 Vdd로 프리차지한다. 이 후, 신호 BLCLAMP를 예를 들면 (0.45V+Vth)로 설정한다. TDC의 노드 N3은 비트선이 0.45V보다 낮은 경우 L 레벨로 되고, 비트선이 0.45V보다 높은 경우 H 레벨로 된다. 다음으로, 신호 BLCLAMP=Vss로 한 후, BLC1=Vsg(Vdd+Vth)로 하여, TDC의 전위를 PDC에 읽어들인다. 셀의 임계 전압이 워드선의 전위 "c" 또는 "d"보다 낮으면 PDC는 L 레벨로 되며, 높으면 PDC는 H 레벨로 되어, 판독이 행해진다. Next, Vdd (e.g., 2.5V) is applied to the signal VPRE of the data storage circuit 10 shown in FIG. 7, Vsg (Vdd + Vth) is applied to the signal BLPRE, and (0.6V + Vth) is applied to the signal BLCLAMP. The voltage is supplied once, and the bit line is precharged to, for example, 0.6V. Next, the select line SGS on the source side of the cell is set to Vsg (Vdd + Vth). When the threshold voltage of the cell is higher than "c" or "d", the cell turns off. For this reason, the bit line remains as it is at the H (high) level. In addition, when the threshold voltage of the cell is lower than "c" or "d", the cell turns on. For this reason, the bit lines are discharged through these cells to reach the L (low) level. Here, the signal BLPRE of the data storage circuit 10 shown in FIG. 7 is once set to Vsg (Vdd + Vth) and VPRE = Vdd, and the node of the TDC is precharged to Vdd. Thereafter, the signal BLCLAMP is set to (0.45 V + Vth), for example. The node N3 of the TDC becomes L level when the bit line is lower than 0.45V, and becomes H level when the bit line is higher than 0.45V. Next, after setting signal BLCLAMP = Vss, BLC1 = Vsg (Vdd + Vth) to read the potential of the TDC into the PDC. If the threshold voltage of the cell is lower than the potential " c " or " d " of the word line, the PDC is at L level. If the cell is high, the PDC is at H level, and reading is performed.

(네가티브 레벨 리드) (Negative level lead)

다음으로, 네가티브 레벨 "a", "b"의 판독 동작에 대하여 설명한다. Next, the reading operation of negative levels "a" and "b" will be described.

이 경우, 선택 워드선에 네가티브 레벨 "a", "b"를 공급하면 된다. 그러나, 네가티브 전압을 출력하는 경우, 상술한 바와 같이, 로우 디코더의 전위 설정이 번잡하게 된다. In this case, the negative levels "a" and "b" may be supplied to the selected word line. However, when outputting a negative voltage, as described above, the potential setting of the row decoder is complicated.

즉, 도 10에 도시한 바와 같이, P형 기판 상에 로우 디코더를 구성하는 고내압 NMOS 트랜지스터 HVNTr을 형성한 경우, 이 트랜지스터 제어 게이트 CG를 네가티브 전위로 설정하면 드레인이 네가티브 전위로 된다. 이 때문에, 고내압 NMOS 트랜지스터 HVNTr을 P웰 상에 형성할 필요가 있다. 이 경우, 제조 공정이 복잡하게 된다고 하는 문제가 있다. That is, as shown in Fig. 10, when the high breakdown voltage NMOS transistor HVNTr constituting the row decoder is formed on the P-type substrate, the drain becomes negative when the transistor control gate CG is set to the negative potential. For this reason, it is necessary to form the high breakdown voltage NMOS transistor HVNTr on the P well. In this case, there exists a problem that a manufacturing process becomes complicated.

따라서, 제1 실시예는, 도 1에 도시한 바와 같이, 전압 Vfix(예를 들면 1.6V)를 발생하는 정전압 발생 회로(71)를 설치하고, 네가티브 레벨 리드 시, 정전압 발생 회로(71)로부터 선택되어 있는 셀의 웰, 소스선, 비선택 비트선, 비선택 블록의 선택 게이트에 전압 Vfix(예를 들면 1.6V)를 공급한다. Therefore, in the first embodiment, as shown in Fig. 1, the constant voltage generator circuit 71 that generates the voltage Vfix (for example, 1.6 V) is provided, and from the constant voltage generator circuit 71 when the negative level is read. The voltage Vfix (for example, 1.6V) is supplied to the wells, source lines, unselected bit lines, and select gates of the unselected blocks of the selected cells.

즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 소스선 SRC와 정전압 발생 회로(71) 사이에는, 트랜지스터(72)가 접속되며, 메모리 셀이나 선택 게이트가 형성되는 P형 웰 영역(55)에는, 트랜지스터(73)가 접속되어 있다. 또한, 소스선 SRC에는 트랜지스터(74)의 일단이 접속되며, 메모리 셀이나 선택 게이트가 형성되는 P형 웰 영역(55)에는 트랜지스터(75)의 일단이 접속되어 있다. 이들 트랜지스터(74, 75)의 타단에는, 소거 시에 소거 전압 Vera가 공급된다. 트랜지스터(72, 73)는 데이터의 소거 시에 신호 /Sera에 따라 오프로 되며, 데이터의 판독 시에 온으로 된다. 또한, 트랜지스터(74, 75)는 데이터의 소거 시에 신호 Sera에 따라 온으로 되며, 데이터의 판독 시에 오프로 된다. 상기 정전압 발생 회로(71)는, 도 2에 도시한 제어 신호 및 제어 전압 발생 회로(7)에 설치되어 있다. That is, as shown in FIG. 1, the transistor 72 is connected between the source line SRC and the constant voltage generator circuit 71, and the transistor (P) in the P type well region 55 in which the memory cell or the selection gate is formed. 73) is connected. One end of the transistor 74 is connected to the source line SRC, and one end of the transistor 75 is connected to the P-type well region 55 in which the memory cell and the selection gate are formed. The other ends of these transistors 74 and 75 are supplied with an erase voltage Vera at the time of erasing. The transistors 72 and 73 are turned off in response to the signal / Sera at the time of erasing data, and are turned on at the time of reading data. In addition, the transistors 74 and 75 are turned on in accordance with the signal Sera at the time of erasing data, and turned off at the time of reading data. The constant voltage generator circuit 71 is provided in the control signal and control voltage generator circuit 7 shown in FIG.

상기 구성에서, 도 18을 참조하여, 예를 들면 트랜지스터(61v, 61y)가 온으로 되며, 트랜지스터(61w, 71y)가 오프로 되어, 비트선 BLo에 접속된 메모리 셀로부터 네가티브 레벨로 데이터를 판독하는 경우에 대하여 설명한다. 이 때, 트랜지스터(72, 73)는 온으로 되며, 트랜지스터(74, 75)는 오프로 되어 있다. 이 때문에, 선택되어 있는 셀의 웰, 소스선 SRC, 비선택 비트선에 정전압 발생 회로(71)로부터, 전압 Vfix(예를 들면 1.6V)가 공급된다. 또한, 비선택 블록의 선택 게이트에 정전압 발생 회로(71)로부터, 전압 Vfix(예를 들면 1.6V), 또는 Vss가 공급되며, 비선택 블록의 선택 게이트는 오프로 된다. In the above configuration, with reference to FIG. 18, for example, the transistors 61v and 61y are turned on, and the transistors 61w and 71y are turned off to read data at a negative level from a memory cell connected to the bit line BLo. The case will be described. At this time, the transistors 72 and 73 are turned on, and the transistors 74 and 75 are turned off. For this reason, the voltage Vfix (for example, 1.6V) is supplied from the constant voltage generator circuit 71 to the well, the source line SRC, and the unselected bit line of the selected cell. The voltage Vfix (for example, 1.6 V) or Vss is supplied from the constant voltage generator circuit 71 to the selection gate of the unselected block, and the selection gate of the unselected block is turned off.

또한, 선택된 워드선에 리드 시의 전위 Vfix+a(예를 들면 a=-0.5V로 하면 Vfix+a는 1.1V) 또는 Vfix+b(예를 들면 b=-1V로 하면 Vfix+b는 0.6V)를 공급하면, 외관상, 셀의 게이트에는 네가티브 전위가 공급되게 된다. 이와 동시에, 선택 블록의 비선택 워드선에 Vread+Vfix, 선택 블록의 선택 게이트 SGD에 Vsg(Vdd+Vth)+Vfix, SGS에 Vfix를 공급한다. In addition, the potential Vfix + a (e.g., Vfix + a is 1.1V when a = -0.5V is set) or Vfix + b (e.g., Vfix + b is 0.6 is 0.6) when the selected word line is read. When V) is supplied, a negative potential is supplied to the gate of the cell in appearance. At the same time, Vread + Vfix is supplied to the unselected word line of the selection block, Vsg (Vdd + Vth) + Vfix is supplied to the selection gate SGD of the selection block, and Vfix is supplied to SGS.

다음으로, 도 7에 도시한 데이터 기억 회로(10)의 신호 VPRE에 Vdd(예를 들면 2.5V), 신호 BLPRE에 Vsg(Vdd+Vth), 신호 BLCLAMP에 예를 들면 (0.6V+Vth)+Vfix의 전압을 공급하고, 비트선을 예를 들면 0.6V+Vfix=2.2V로 프리차지한다. Next, Vdd (e.g., 2.5V) is applied to the signal VPRE of the data storage circuit 10 shown in FIG. 7, Vsg (Vdd + Vth) is applied to the signal BLPRE, and (0.6V + Vth) + is applied to the signal BLCLAMP. The voltage of Vfix is supplied and the bit line is precharged, for example, 0.6V + Vfix = 2.2V.

다음으로, 셀의 소스측의 셀렉트선 SGS를 Vsg(Vdd+Vth)+Vfix로 한다. 웰 및 소스의 전위가 Vfix로 되어 있기 때문에, 임계 전압이 "a"(예를 들면 a=-0.5V) 또는 "b"(예를 들면 b=-1V)보다 높을 때, 셀은 오프한다. 이 때문에, 비트선은 H 레 벨(예를 들면 2.2V)인 상태 그대로이다. 또한, 임계 전압이 "a" 또는 "b"보다 낮으면 셀은 온한다. 이 때문에, 비트선 BLo는 방전되어 소스선 SRC와 동 전위의 Vfix(예를 들면 1.6V)로 된다. 즉, 비트선 BLo의 전위는, 온 상태의 셀을 통해 방전하고, 비트선 BLo의 전하는, NAND 셀, 소스선 SRC, 트랜지스터(72, 61y)를 통해 비트선 BLe로 이동한다. Next, the select line SGS on the source side of the cell is set to Vsg (Vdd + Vth) + Vfix. Since the potential of the well and the source is at Vfix, the cell is turned off when the threshold voltage is higher than "a" (for example, a = -0.5V) or "b" (for example, b = -1V). For this reason, the bit line remains at the H level (for example, 2.2 V). In addition, when the threshold voltage is lower than "a" or "b", the cell turns on. For this reason, the bit line BLo is discharged to become Vfix (for example, 1.6 V) at the same potential as the source line SRC. That is, the potential of the bit line BLo discharges through the cell in the on state, and the charge of the bit line BLo moves to the bit line BLe through the NAND cell, the source line SRC, and the transistors 72 and 61y.

도 3에 도시한 바와 같이, 메모리 셀 어레이(1) 내의 비트선의 수는, 예를 들면 16k개이다. 이 때문에, 비트선으로부터 방전된 전하 Q가, 정전압 발생 회로(71)에 유입된 경우, 정전압 발생 회로(71)의 동작이 불안정하게 된다. As shown in Fig. 3, the number of bit lines in the memory cell array 1 is, for example, 16k. For this reason, when the charge Q discharged from the bit line flows into the constant voltage generation circuit 71, the operation of the constant voltage generation circuit 71 becomes unstable.

그러나, 제1 실시예의 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 비트선에 프리차지된 전하는, 선택 비트선(BLo)과 비선택 비트선(BLe) 사이의 용량 C에 축적되어 있고, 소스선 SRC는 비선택 비트선 BLe에 접속되어 있다. 이 때문에, 선택 비트선 BLo의 전하 +Q는, 비선택 비트선 BLe의 전하 -Q와 상쇄되기 때문에, 정전압 발생 회로(71)에 대전류가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 정전압 발생 회로(71)의 동작을 안정적으로 유지하는 것이 가능하다. However, in the case of the first embodiment, as shown in Fig. 1, the charge precharged to the bit line is stored in the capacitor C between the selected bit line BLO and the unselected bit line BLe, and the source line SRC. Is connected to the unselected bit line BLe. For this reason, since the charge + Q of the selection bit line BLo cancels out with the charge -Q of the non-selection bit line BLe, it is possible to prevent a large current from flowing into the constant voltage generating circuit 71. Therefore, it is possible to stably maintain the operation of the constant voltage generator circuit 71.

상기 상태에서, 도 7에 도시한 데이터 기억 회로(10)의 신호 BLPRE를 전압 Vsg(Vdd+Vth)로 하고, 신호 VPRE를 전압 Vdd로 하여, TDC의 노드 N3을 Vdd로 프리차지한다. 이 후, 신호 BOOST를 L 레벨로부터 H 레벨로 하고, TDC=αVdd(예를 들면 α=1.7, αVdd=4.25V)로 한다. 여기서, 신호 BLCLAMP를 예를 들면 전압 (0.45V+Vth)+Vfix로 한다. 그렇게 하면, TDC의 노드 N3은 비트선의 전위가 0.45V+Vfix보다 낮은 경우, L 레벨(Vfix(예를 들면 1.6V))로 되며, 비트선의 전위 가 0.45V보다 높은 경우, H 레벨인 상태 그대로 (αVdd(예를 들면 4.25V)로 된다. 이 후, 신호 BLCLAMP=Vtr(예를 들면 0.1V+Vth)로 한 후, 신호 BOOST를 H 레벨로부터 L 레벨로 한다. 여기서, TDC는 L 레벨인 경우, Vfix(예를 들면 1.6V)로부터 내려가지만, 신호 BLCLAMP=Vtr(예를 들면 0.1V+Vth)로 하고 있기 때문에, 0.1V보다 내려가지 않는다. 또한, TDC는 H 레벨인 경우 (αVdd(예를 들면 4.25V))부터 Vdd로 된다. 여기서, 신호 BLC1=Vsg(Vdd+Vth)로 하여, TDC의 전위를 PDC에 읽어들인다. 따라서, 셀의 임계 전압이, 전압 "a" 또는 "b"보다 낮으면, PDC는 L 레벨, 높으면 PDC는 H 레벨로 되어, 판독이 행해진다. 이와 같이 하여, 워드선을 네가티브 전압으로 설정하지 않고, 셀에 설정한 네가티브의 임계 전압을 판독하는 것이 가능하다. In this state, the signal BLPRE of the data storage circuit 10 shown in FIG. 7 is set to the voltage Vsg (Vdd + Vth), the signal VPRE is set to the voltage Vdd, and the node N3 of the TDC is precharged to Vdd. Thereafter, the signal BOOST is set from the L level to the H level, and TDC = alpha Vdd (for example, alpha = 1.7, alpha Vdd = 4.25V). Here, the signal BLCLAMP is set to, for example, voltage (0.45V + Vth) + Vfix. Then, the node N3 of the TDC becomes L level (Vfix (for example, 1.6V)) when the potential of the bit line is lower than 0.45V + Vfix, and remains at the H level when the potential of the bit line is higher than 0.45V. (? Vdd (for example, 4.25V). Then, after setting signal BLCLAMP = Vtr (for example, 0.1V + Vth), the signal BOOST is set from H level to L level, where TDC is L level. In this case, the voltage is lowered from Vfix (for example, 1.6V), but is not lower than 0.1V because the signal BLCLAMP = Vtr (for example, 0.1V + Vth). For example, from 4.25V)) to Vdd, the potential of the TDC is read into the PDC with the signal BLC1 = Vsg (Vdd + Vth). Thus, the threshold voltage of the cell is either the voltage “a” or the “b”. If lower, the PDC is at L level, if it is high, the PDC is at H level, and reading is performed. In this way, the word line is set to the cell without setting the negative voltage. It is possible to read the negative threshold voltage.

(프로그램 및 프로그램 베리파이)(Program and Program VeriFi)

(프로그램) (program)

다음으로, 도 8의 (b)에 도시한 임계 전압을 설정하기 위한 프로그램 동작에 대하여 설명한다. 프로그램 동작은, 우선, 어드레스를 지정하고, 도 3에 도시한 2페이지가 선택된다. Next, a program operation for setting the threshold voltage shown in Fig. 8B will be described. In the program operation, first, an address is specified, and two pages shown in Fig. 3 are selected.

도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 페이지의 기입에서, 메모리 셀의 데이터는 데이터 "0"과 데이터 "2"로 된다. 즉, 기입 데이터가 "1"인(기입을 행하지 않는) 경우, 메모리 셀의 데이터는 데이터 "0"인 상태 그대로이며, 기입 데이터가 "0"인(기입을 행한) 경우, 메모리 셀의 데이터는 데이터 "2"로 된다. As shown in Fig. 8A, in writing of the first page, the data of the memory cell becomes data " 0 " and data " 2 ". That is, when the write data is "1" (not writing), the data of the memory cell remains in the state of data "0", and when the write data is "0" (writing), the data of the memory cell is Data is "2".

또한, 제2 페이지의 기입 후, 메모리 셀의 데이터는 데이터 "0", "1", "2", "3"으로 된다. 즉, 제1 페이지의 기입 데이터가 "1"이고, 제2 페이지의 기입 데이터가 "1"인 경우, 메모리 셀의 데이터는 "0"인 상태 그대로이며, 제2 페이지의 기입 데이터가 "0"인 경우, 메모리 셀의 데이터는 "1"로 된다. 또한, 제1 페이지의 기입 데이터가 "0"이고, 제2 페이지의 기입 데이터가 "0"인 경우, 메모리 셀의 데이터는 "2"인 상태 그대로이며, 제2 페이지의 기입 데이터가 "1"인 경우, 메모리 셀의 데이터는 "3"으로 된다. In addition, after writing of the second page, the data of the memory cell becomes data "0", "1", "2", and "3". That is, when the write data of the first page is "1" and the write data of the second page is "1", the data of the memory cell remains "0" and the write data of the second page is "0". In the case of, the data of the memory cell is " 1 ". In addition, when the write data of the first page is "0" and the write data of the second page is "0", the data of the memory cell remains "2" and the write data of the second page is "1". If, the data of the memory cell is " 3 ".

도 12는 제1 페이지의 프로그램 및 베리파이 동작을 도시하고, 도 13은 제2 페이지의 프로그램 및 베리파이 동작을 도시하고 있다. 12 shows the program and Verify operations of the first page, and FIG. 13 shows the program and Verify operations of the second page.

(제1 페이지 프로그램)(1st page program)

우선 어드레스에 의해 제1 페이지를 선택한다. First, the first page is selected by address.

다음으로, 도 12에 도시한 바와 같이, 기입해야 할 데이터를 외부로부터 입력하여, 모든 데이터 기억 회로(10)의 SDC에 기억한다(S11). 이 후, 기입 커맨드가 입력되면, 모든 데이터 기억 회로(10) 내의 SDC의 데이터가 PDC에 전송된다(S12). 외부로부터 데이터 "1"(기입을 행하지 않음)이 입력되면, PDC의 N1a는 H 레벨로 되며, 데이터 "0"(기입을 행함)이 입력되면 L 레벨로 된다. Next, as shown in FIG. 12, data to be written is input from the outside and stored in the SDC of all the data storage circuits 10 (S11). After that, when a write command is input, data of the SDCs in all the data storage circuits 10 are transferred to the PDC (S12). When data "1" (not writing) is input from the outside, the N1a of the PDC becomes H level, and when data "0" (writing) is input, it goes to L level.

(프로그램 동작)(S13)(Program operation) (S13)

도 7에 도시한 신호 BLC1에 Vdd+Vth의 전압을 인가하면 PDC에 데이터 "1"이 기억되어 있을 때, 비트선의 전위는 Vdd로 되며, PDC에 데이터 "0"이 기억되어 있을 때, 비트선의 전위는 Vss로 된다. 또한, 선택된 워드선에 접속되며, 비선택 페이지(비트선이 비선택임)의 셀은, 기입이 행해져서는 안된다. 이 때문에, 이들 셀 에 접속되어 있는 비트선의 전위도, 데이터 "1"에 대응하는 비트선과 마찬가지로 Vdd로 한다. 여기서, 선택되어 있는 블록의 셀렉트선 SGS를 Vdd, 선택 워드선에 Vpgm(20V), 비선택 워드선에 Vpass(10V)를 공급하면, 비트선의 전위가 Vss로 되어 있는 경우, 셀의 채널이 Vss, 워드선이 Vpgm으로 되기 때문에, 기입이 행해진다. When a voltage of Vdd + Vth is applied to the signal BLC1 shown in Fig. 7, when the data "1" is stored in the PDC, the potential of the bit line becomes Vdd, and when the data "0" is stored in the PDC, The potential becomes Vss. In addition, writing to a cell of a non-selected page (the bit line is non-selected) connected to the selected word line should not be performed. For this reason, the potential of the bit line connected to these cells is also set to Vdd similarly to the bit line corresponding to the data "1". If the select line SGS of the selected block is supplied with Vdd, Vpgm (20V) is supplied to the selected word line, and Vpass (10V) is supplied to the unselected word line, the cell channel is Vss when the potential of the bit line is Vss. Since the word line becomes Vpgm, writing is performed.

한편, 비트선의 전위가 Vdd로 되어 있는 경우, 셀의 채널이 Vss가 아니라 Vpgm 및 Vpass를 올림으로써, 커플링에 의해 높은 전위로 올라가기 때문에 프로그램이 행해지지 않는다. On the other hand, when the potential of the bit line is Vdd, the program is not performed because the channel of the cell is raised to high potential by coupling by raising Vpgm and Vpass instead of Vss.

프로그램 베리파이는, 판독 시의 "a" 레벨보다 약간 높은 "a'" 레벨에 의해 행해진다(이후 "'"는 베리파이 전위를 나타내며, 리드 시의 전위보다 약간 높은 값으로 한다). 메모리 셀의 임계 전압이 "a'" 레벨에 도달할 때까지, 프로그램 및 베리파이가 반복된다(S14, S15, S13). 베리파이 동작에 대해서는 후술한다. The program verifier is performed at the "a '" level slightly higher than the "a" level at the time of reading (hereinafter, "'" represents the verifier potential and is set slightly higher than the potential at the time of reading). The program and verification are repeated until the threshold voltage of the memory cell reaches the " a '" level (S14, S15, S13). The Verify operation will be described later.

(제2 페이지 프로그램)(2nd page program)

도 13에 도시한 바와 같이, 우선, 기입해야 할 데이터를 외부로부터 입력하여, 모든 데이터 기억 회로(10)의 SDC에 기억한다(S21). As shown in FIG. 13, first, data to be written is input from the outside, and stored in the SDC of all the data storage circuits 10 (S21).

(내부 데이터 리드)(S22)(Internal Data Lead) (S22)

우선, 셀에의 기입 전에, 제1 페이지의 메모리 셀의 데이터가 "0"인지 "2"인지를 판단하기 위해, 내부 리드 동작을 행한다. 이 내부 리드 동작은, 상술한 네가티브 레벨 리드와 마찬가지이며, 워드선에 "a" 레벨을 공급하여 판독 동작을 행한다. First, an internal read operation is performed to determine whether the data of the memory cell of the first page is "0" or "2" before writing to the cell. This internal read operation is similar to the negative level read described above, and the read operation is performed by supplying the "a" level to the word line.

(데이터 캐쉬의 설정)(S23)(Data Cache Settings) (S23)

이 후, 각 데이터 캐쉬에 기억된 데이터가 조작된다. 즉, SDC의 데이터가 PDC에 전송되며, PDC의 데이터가 DDC에 전송된다. 다음으로, DDC의 데이터가 반전되어 SDC에 전송된다. 이 후, PDC의 데이터가 DDC에 전송된다. 다음으로, DDC의 데이터가 반전되어 PDC에 전송된다. 이 후, PDC의 데이터가 DDC에 전송된다. 이러한 조작을 함으로써, 메모리 셀의 데이터를 "0"으로 하는 경우(제1 페이지에서 데이터 "1", 제2 페이지에서 데이터 "1"), PDC, DDC, SDC는 모두 하이 레벨로 설정된다. Thereafter, the data stored in each data cache is manipulated. That is, data of the SDC is transmitted to the PDC, and data of the PDC is transmitted to the DDC. Next, the data of the DDC is inverted and transmitted to the SDC. Thereafter, the data of the PDC is transmitted to the DDC. Next, the data of the DDC is inverted and transmitted to the PDC. Thereafter, the data of the PDC is transmitted to the DDC. By performing such an operation, when the data of the memory cell is "0 " (data " 1 " on the first page, data " 1 " on the second page), all of the PDC, DDC, and SDC are set to high level.

메모리 셀의 데이터를 "1"로 하는 경우(제1 페이지에서 데이터 "1", 제2 페이지에서 데이터 "0"), PDC는 로우 레벨, DDC는 로우 레벨, SDC는 하이 레벨로 설정된다. When the data of the memory cell is " 1 " (data " 1 " on the first page, data " 0 " on the second page), the PDC is set low, the DDC is low, and the SDC is set high.

메모리 셀의 데이터를 "2"로 하는 경우(제1 페이지에서 데이터 "0", 제2 페이지에서 데이터 "0"), PDC는 로우 레벨, DDC는 하이 레벨, SDC는 로우 레벨로 설정된다. When the data of the memory cell is " 2 " (data " 0 " on the first page, data " 0 " on the second page), the PDC is set low, the DDC is high level, and the SDC is set low.

메모리 셀의 데이터를 "3"으로 하는 경우(제1 페이지에서 데이터 "0", 제2 페이지에서 데이터 "1"), PDC, DDC, SDC는 모두 로우 레벨로 설정된다. When the data of the memory cell is " 3 " (data " 0 " on the first page, data " 1 " on the second page), the PDC, DDC, and SDC are all set to the low level.

이와 같이, 각 데이터 캐쉬를 설정한 상태에서, 제1 페이지와 마찬가지로 하여 제2 페이지의 프로그램이 실행된다(S 24). In this way, in the state where each data cache is set, the program of the second page is executed similarly to the first page (S24).

이 후, "b'" "c'" "d'"의 각 레벨을 이용하여 프로그램 베리파이가 실행된다(S25∼S28, S24). Thereafter, program verification is executed using the levels of "b '" "c'" "d '" (S25 to S28 and S24).

다음으로, 상기 제1 및 제2 페이지의 프로그램 베리파이에 대하여 설명한다. Next, the program verifiers of the first and second pages will be described.

(네가티브 레벨 프로그램 베리파이 리드)Negative Level Program VeriFi Lead

상술한 프로그램에서는, 임계 전압이 낮은 레벨로부터 데이터가 기입된다. 이 때문에, 제1 페이지에서는 "a'" 레벨, 제2 페이지에서는 "b'" 레벨의 프로그램 베리파이를 행한다. 프로그램 베리파이 동작은, 리드 동작과 거의 동일하다. In the above program, data is written from a level at which the threshold voltage is low. For this reason, program verification is performed at the "a '" level on the first page and at the "b'" level on the second page. The program verify operation is almost the same as the read operation.

우선, 선택되어 있는 셀의 웰, 소스선, 비선택 비트선, 비선택 블록의 선택 게이트에 정전압 발생 회로(71)로부터, 전압 Vfix(예를 들면 1.6V)를 공급한다. 선택된 워드선에 리드 시의 전위 Vfix+a 또는 Vfix+b보다 조금 높은 전위 Vfix+a'(예를 들면 a'=-0.4V로 하면 Vfix+a'는 1.2V) 또는 Vfix+b'(예를 들면 b'=-0.8V로 하면 Vfix+b'는 0.8V)를 공급함으로써, 외관상, 셀의 게이트에는 네가티브 전위가 공급되도록 한다. 이와 동시에, 선택 블록의 비선택 워드선에 Vread+Vfix, 선택 블록의 셀렉트선 SGD에 Vsg(Vdd+Vth)+Vfix, SGS에 Vfix를 공급한다. First, the voltage Vfix (for example, 1.6 V) is supplied from the constant voltage generator circuit 71 to the wells, source lines, unselected bit lines, and select gates of the unselected blocks of the selected cells. The potential Vfix + a 'slightly higher than the potential Vfix + a or Vfix + b at the selected word line (for example, Vfix + a' is 1.2V when a '=-0.4V) or Vfix + b' (example For example, when b '=-0.8V, Vfix + b' is 0.8V), so that a negative potential is supplied to the gate of the cell in appearance. At the same time, Vread + Vfix is supplied to the unselected word line of the selection block, Vsg (Vdd + Vth) + Vfix is supplied to the select line SGD of the selection block, and Vfix is supplied to SGS.

다음으로, 데이터 기억 회로(10)의 신호 VPRE를 전압 Vdd(예를 들면 2.5V), BLPRE에 Vsg(Vdd+Vth), BLCLAMP에 예를 들면 (0.6V+Vth)+Vfix의 전압을 공급하고, 비트선을 예를 들면 0.6V+Vfix=2.2V로 프리차지한다. 다음으로, 셀의 소스측의 셀렉트선 SGS를 Vsg(Vdd+Vth)+Vfix로 한다. 웰 및 소스의 전압이 Vfix로 되어 있기 때문에, 셀의 임계 전압이 베리파이 전압 "a'"(예를 들면 a'=-0.4V) 또는 "b'"(예를 들면 b'=-0.8V)보다 높을 때, 셀이 오프한다. 이 때문에, 비트선은 H 레벨(예를 들면 2.2V)인 상태 그대로이며, 셀의 임계 전압이 베리파이 전압 "a'" 또는 "b'"보다 낮을 때, 셀은 온한다. 이 때문에, 비트선은 방전되어, 소스와 동 전위 즉 Vfix(예를 들면 1.6V)로 된다. 비트선의 방전 중에, 일단 VPRE=Vss, BLPRE=Vdd 로 하고, TDC=L 레벨로 한 후, VREG=Vdd, REG=H 레벨로 하여 DDC를 TDC에 카피하고, 다음으로, 일단, DTG=Vsg(Vdd+Vth)으로 하여, PDC의 데이터를 DDC에 카피하고, 마지막으로 BLC1=H 레벨로 하여 TDC의 데이터를 PDC에 카피한다. Next, the signal VPRE of the data storage circuit 10 is supplied with the voltage Vdd (for example, 2.5V), Vsg (Vdd + Vth) for the BLPRE, and (0.6V + Vth) + Vfix for the BLCLAMP, for example. , Precharge the bit line to 0.6V + Vfix = 2.2V, for example. Next, the select line SGS on the source side of the cell is set to Vsg (Vdd + Vth) + Vfix. Since the voltages of the wells and sources are Vfix, the threshold voltages of the cells are either VeriFi voltage "a '" (eg a' =-0.4V) or "b '" (eg b' =-0.8V). When higher than), the cell turns off. For this reason, the bit line remains at the H level (for example, 2.2 V), and the cell is turned on when the threshold voltage of the cell is lower than the verification voltage "a '" or "b'". For this reason, the bit line is discharged to have the same potential as the source, that is, Vfix (for example, 1.6 V). During the discharge of the bit line, once VPRE = Vss and BLPRE = Vdd and TDC = L level, copy the DDC to TDC with VREG = Vdd and REG = H levels, and then, once, DTG = Vsg ( Vdd + Vth), the data of the PDC is copied to the DDC, and finally, the data of the TDC is copied to the PDC with BLC1 = H level.

다음으로, 데이터 기억 회로(10)의 신호 BLPRE를 Vsg(Vdd+Vth)로 하여, TDC의 노드 N3을 Vdd로 프리차지한다. 이 후, 신호 BOOST를 L 레벨로부터 H 레벨로 하고, TDC=αVdd(예를 들면 α=1.7, αVdd=4.25V)로 한다. 여기서, 신호 BLCLAMP를 예를 들면 (0.45V+Vth)+Vfix로 한다. TDC의 노드 N3은 비트선의 전위가 0.45V+Vfix보다 낮은 경우, L 레벨(Vfix(예를 들면 1.6V))로 되며, 비트선의 전위가 0.45V보다 높은 경우, H 레벨인 상태 그대로(αVdd(예를 들면 4.25V))로 된다. 신호 BLCLAMP=Vtr(예를 들면 0.1V+Vth)로 한 후, 신호 BOOST를 H 레벨로부터 L 레벨로 한다. Next, the signal BLPRE of the data storage circuit 10 is set to Vsg (Vdd + Vth), and the node N3 of the TDC is precharged to Vdd. Thereafter, the signal BOOST is set from the L level to the H level, and TDC = alpha Vdd (for example, alpha = 1.7, alpha Vdd = 4.25V). Here, the signal BLCLAMP is, for example, (0.45 V + Vth) + Vfix. The node N3 of the TDC is at an L level (Vfix (e.g., 1.6V)) when the potential of the bit line is lower than 0.45V + Vfix. If the potential of the bit line is higher than 0.45V, it is at the H level (αVdd ( For example, 4.25V). After the signal BLCLAMP = Vtr (for example, 0.1 V + Vth), the signal BOOST is set from the H level to the L level.

여기서, TDC의 전위는 신호 BOOST가 L 레벨인 경우, Vfix(예를 들면 1.6V)로부터 내려간다. 그러나, 신호 BLCLAMP=Vtr(예를 들면 0.1V+Vth)로 하고 있기 때문에, TDC의 전위는 0.1V보다는 내려가지 않는다. 또한, 신호 BOOST가 H 레벨인 경우, TDC의 전위는 (αVdd(예를 들면 4.25V))부터 Vdd로 된다. 여기서, 신호 VREG=Vdd, 신호 REG=Vsg(Vdd+Vth)로 하여, DDC가 H 레벨(비기입)인 경우, TDC를 강제적으로 H 레벨로 한다. 그러나, DDC가 L 레벨(비기입)인 경우, TDC의 데이터는 변화되지 않는다. 다음으로, 일단, DTG=VSG로 하여 PDC의 데이터를 DDC에 카피한 후, 신호 BLC1=Vsg(Vdd+Vth)로 하여, TDC의 전위를 PDC에 읽어들인다. 따라서, 원래 PDC=L 레벨(기입)인 경우에, 셀의 임계 전압이, "a'" 또는 "b'"보다 낮은 경우, PDC는 다시 L 레벨(기입)로 되며, 높은 경우 PDC는 H 레벨로 되어, 다음회의 프로그램 루프부터 비기입으로 된다. 또한, 원래 PDC=H 레벨(비기입)인 경우, PDC=H 레벨로 되어, 다음회의 프로그램 루프부터 비기입으로 된다. Here, the potential of the TDC goes down from Vfix (e.g., 1.6V) when the signal BOOST is at L level. However, since the signal BLCLAMP = Vtr (for example, 0.1V + Vth), the potential of the TDC does not go lower than 0.1V. In addition, when the signal BOOST is at the H level, the potential of the TDC goes from (? Vdd (for example, 4.25V)) to Vdd. Here, when the signal VREG = Vdd and the signal REG = Vsg (Vdd + Vth), when the DDC is at the H level (non-write), the TDC is forced to the H level. However, when the DDC is at the L level (unwritten), the data of the TDC does not change. Next, once the data of the PDC is copied to the DDC with DTG = VSG, the potential of the TDC is read into the PDC with the signal BLC1 = Vsg (Vdd + Vth). Therefore, when the original PDC = L level (write), when the cell's threshold voltage is lower than "a '" or "b'", the PDC goes back to L level (write), and when high, the PDC is H level. It becomes non-write from the next program loop. In the case where the original PDC = H level (non-write), the PDC = H level becomes unwritten from the next program loop.

또한, 제2 페이지의 기입에서, "b'" 레벨에 의한 프로그램 베리파이는, 상기의 동작을 행하면, "c" 및 "d" 레벨로 기입하고 있는 셀이, "b'" 레벨의 프로그램 베리파이에서, 비기입으로 되게 된다. 그러나, "c'" 및 "d'" 레벨의 기입의 경우, SDC의 노드 N2a를 L 레벨, "b'" 레벨의 기입의 경우, SDC의 노드 N2a를 H 레벨로 설정하고 있다. 이 때문에, 비기입의 경우의 TDC를 강제적으로 H 레벨로 하는 동작 전에, 신호 BLC2=Vtr(0.1V+Vth)로 하면, "c'" 및 "d'" 레벨의 기입의 경우, TDC를 강제적으로 L 레벨로 하고, "b'" 레벨에서의 프로그램 베리파이에서 기입 완료로 하지 않도록 한다. In addition, in the writing of the second page, the program verification at the "b '" level causes the cells writing at the "c" and "d" levels to be programmed at the "b'" level when the above operation is performed. In pie, it becomes unwritten. However, in the case of writing at the "c '" and "d'" levels, the node N2a of the SDC is set to the L level, and in the case of the writing at the "b '" level, the node N2a of the SDC is set to the H level. For this reason, if the signal BLC2 = Vtr (0.1V + Vth) before the operation of forcibly setting the TDC in the case of non-writing, the TDC is forcibly in the case of writing at the “c '” and “d'” levels. Set to L level, and do not complete writing in program verification at the "b '" level.

(포지티브 레벨 프로그램 베리파이 리드) Positive Level Program VeriFi Lead

제2 페이지의 기입에서, 프로그램과 "b'" 레벨의 베리파이를 반복하지만, 잠시 후면, "c'" 레벨의 기입도 완료된다. 이 때문에, 프로그램과 "b'" 레벨 및 "c'" 레벨 베리파이를 반복한다. 다음으로, 프로그램과 "b'" 레벨, "c'" 레벨, "d'" 레벨의 베리파이를 반복한다. 또한, 잠시 후면, "b'" 레벨의 기입이 종료되기 때문에, 프로그램과 "c'" 레벨, "d'" 레벨의 베리파이를 반복한다. 마지막으로, 프로그램 및 "d'" 레벨의 베리파이를 반복한다. In the writing of the second page, the program and the "b '" level verification are repeated, but after a while, the "c'" level writing is completed. For this reason, the program and the "b '" level and "c'" level verification are repeated. Next, the program is repeated with "b '" level, "c'" level, and "d '" level verification. In addition, since the writing of the "b '" level ends after a while, the program and the "c'" level and the "d '" level verification are repeated. Finally, repeat the program and the "d '" level verification.

우선, 포지티브 레벨인 "c",“d" 레벨의 판독 동작에 대하여 설명한다. First, the reading operation at the positive level "c" and "d" levels will be described.

선택되어 있는 셀의 웰, 소스선, 비선택 비트선, 비선택 블록의 선택 게이트 에 Vss, 선택 워드선에 리드 시의 전위 "c'" 또는 "d'", 선택 블록의 비선택 워드선에 Vread, 선택 블록의 선택 게이트 SGD에 Vsg(Vdd+Vth)를 공급한다. 다음으로, 데이터 기억 회로(10)의 신호 VPRE를 Vdd(예를 들면 2.5V), 신호 BLPRE를 Vsg(Vdd+Vth), 신호 BLCLAMP를 예를 들면 (0.6V+Vth)로 설정하고, 비트선을 예를 들면 0.6V로 프리차지한다. Vss to the well, the source line, the unselected bit line of the selected cell, the select gate of the unselected block, the potential "c '" or "d'" at the time of reading to the select word line, and the unselected word line of the select block. V read and Vsg (Vdd + Vth) are supplied to the selection gate SGD of the selection block. Next, the signal VPRE of the data storage circuit 10 is set to Vdd (for example, 2.5V), the signal BLPRE is set to Vsg (Vdd + Vth), and the signal BLCLAMP is set to (0.6V + Vth), for example. For example, precharge to 0.6V.

다음으로, 셀의 소스측의 셀렉트선 SGS를 Vsg(Vdd+Vth)로 한다. 임계 전압이 "c'" 또는 "d'"보다 높을 때에는, 셀이 오프한다. 이 때문에, 비트선은 H 레벨인 상태 그대로이다. 또한, 임계 전압이 "c'" 또는 "d'"보다 낮으면 셀이 온하기 때문에 비트선은 L 레벨로 된다. 비트선의 방전 중에, 일단 VPRE=Vss, BLPRE=Vdd로 하고, TDC=L 레벨로 한 후, VREG=Vdd, REG=H 레벨로 하여 DDC를 TDC에 카피하고, 다음으로, 일단, DTG=Vsg(Vdd+Vth)로 하여, PDC를 DDC에 카피하며, 마지막으로 BLC1=H 레벨로 하여 TDC를 PDC에 카피한다. 이 후, 신호 BLPRE를 Vsg(Vdd+Vth)로 하여, TDC의 노드 N3을 Vdd로 프리차지한 후, 신호 BLCLAMP를 예를 들면 (0.45V+Vth)로 한다. TDC의 노드 N3은 비트선이 0.45V보다 낮은 경우 L 레벨로 되고, 비트선이 0.45V보다 높은 경우, H 레벨로 된다. 신호 BLCLAMP=Vss로 한 후, 신호 VREG=Vdd, 신호 REG=Vsg(Vdd+Vth)로 하여, DDC가 H 레벨(비기입)인 경우, TDC를 강제적으로 H 레벨로 한다. 그러나, DDC가 L 레벨(비기입)인 경우, TDC의 값은 변화되지 않는다. 여기서, 신호 BLC1=Vsg(Vdd+Vth)로 하여, TDC의 전위를 PDC에 읽어들인다. 따라서, 원래 PDC=L 레벨(기입)인 경우에, 셀의 임계 전압이, "c'" 또는 "d'"보다 낮으면, PDC은 다시 L 레벨(기입)로 되고, 높으면 PDC는 H레벨로 되 어, 다음회의 프로그램 루프부터 비기입으로 된다. 또한, 원래 PDC=H 레벨(비기입)인 경우, PDC=H 레벨로 되어, 다음회의 프로그램 루프부터 비기입으로 된다. Next, the select line SGS on the source side of the cell is set to Vsg (Vdd + Vth). When the threshold voltage is higher than "c '" or "d'", the cell turns off. For this reason, the bit line remains at the H level. In addition, when the threshold voltage is lower than "c '" or "d'", the bit line is turned to L level because the cell is turned on. During the discharge of the bit line, once VPRE = Vss and BLPRE = Vdd and TDC = L level, the DDC is copied to the TDC with VREG = Vdd and REG = H levels. Next, DTG = Vsg ( Copy the PDC to the DDC, and finally copy the TDC to the PDC with BLC1 = H level. Thereafter, the signal BLPRE is set to Vsg (Vdd + Vth), and the node N3 of the TDC is precharged to Vdd, and then the signal BLCLAMP is set to (0.45V + Vth), for example. The node N3 of the TDC becomes L level when the bit line is lower than 0.45V, and becomes H level when the bit line is higher than 0.45V. After the signal BLCLAMP = Vss, the signal VREG = Vdd and the signal REG = Vsg (Vdd + Vth). When the DDC is at the H level (non-write), the TDC is forced to the H level. However, when the DDC is at the L level (non-write), the value of the TDC does not change. Here, the potential of the TDC is read into the PDC with the signal BLC1 = Vsg (Vdd + Vth). Thus, when the original PDC = L level (write), if the cell's threshold voltage is lower than "c '" or "d'", the PDC goes back to L level (write), and if high, the PDC goes to H level. Then, it will be unwritten from the next program loop. In the case where the original PDC = H level (non-write), the PDC = H level becomes unwritten from the next program loop.

또한, 제2 페이지의 기입에서, "c'" 레벨의 프로그램 베리파이에서, 상기의 동작을 행하면, "d" 레벨에의 기입 셀이, "c'" 레벨의 프로그램 베리파이에서, 비기입으로 되게 된다. 따라서, VREG=Vdd, 신호 REG=Vsg로 한다. 비기입의 경우의 TDC를 강제적으로 H 레벨로 하는 동작의 직전에서, "c" 레벨의 기입의 경우, PDC의 노드 N1a가 L 레벨, 이 이외의 경우, 노드 N1a가 L 레벨로 되어 있다. 이 때문에, 신호 BLC1=Vtr(0.1V+Vth)로 하고, "d'" 레벨의 기입의 경우에는, TDC를 강제적으로 L 레벨로 하여, "d'" 레벨에서의 프로그램 베리파이에서 기입 완료로 하지 않도록 한다. Also, in the writing of the second page, in the program verification at the "c '" level, when the above operation is performed, the writing cell to the "d" level is unwritten in the program verification at the "c'" level. Will be. Therefore, let VREG = Vdd and signal REG = Vsg. Immediately before the operation of forcibly turning the TDC in the case of non-writing into the H level, in the case of writing at the "c" level, the node N1a of the PDC is at the L level, and in the other cases, the node N1a is at the L level. For this reason, the signal BLC1 = Vtr (0.1V + Vth), and in the case of writing at the "d '" level, the TDC is forcibly set to the L level to complete writing from the program verification at the "d'" level. Do not do it.

PDC가 L 레벨인 경우, 다시 기입 동작을 행하여, 모든 데이터 기억 회로(10)의 데이터가 H 레벨로 될 때까지, 이 프로그램 동작과 베리파이 동작을 반복한다. When the PDC is at the L level, the write operation is performed again, and the program operation and the verify operation are repeated until the data of all the data storage circuits 10 is at the H level.

(이레이즈 동작) (Erasing operation)

이레이즈 동작은, 도 3에 파선으로 나타내는 블록 단위로 행한다. 또한, 데이터 기억 회로(10)에 접속된 2개의 비트선(BLie, BLio)에 대하여 동시에 행한다. 우선, 도 1에 도시한 트랜지스터(74, 75)를 온으로 하고, 트랜지스터(72, 73)를 오프로 하며, 소스선 SRC와 메모리 셀이 형성된 웰을 소거 전위 Vera=20V로 하고, 선택 블록 내의 워드선의 전위를 0V, 그 밖의 워드선을 플로팅 상태로 하여, 선택 블록 내의 메모리 셀의 데이터를 소거한다. 소거 후, 셀의 임계 전압은, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이 데이터 "0"(네가티브의 임계 전압)으로 된다. The erase operation is performed in units of blocks shown by broken lines in FIG. 3. The two bit lines BLie and BLio connected to the data storage circuit 10 are simultaneously executed. First, the transistors 74 and 75 shown in FIG. 1 are turned on, the transistors 72 and 73 are turned off, and the well in which the source line SRC and the memory cell are formed is set to the erase potential Vera = 20 V, and is in the selection block. The potential of the word line is set to 0 V and the other word lines are floating, thereby erasing data of the memory cells in the selection block. After erasing, the cell's threshold voltage becomes data " 0 &quot; (negative threshold voltage) as shown in Fig. 8C.

그런데, 소거 영역을 자기 승압하는(Erased Area Self Boost) 기입 방법의 경우, 소거 셀의 임계 전압을 얕게 할 필요가 있다. 우선, 이 소거 영역을 자기 승압하는 기입 방법에 대하여 설명한다. By the way, in the case of the writing method for erasing the erase area, the threshold voltage of the erase cell needs to be made shallow. First, a writing method for self-boosting this erase area will be described.

이 기입 방법은, 도 14에 도시한 바와 같이, 반드시 NAND 셀의 소스측부터 기입을 행한다. 셀에 데이터를 기입하는 경우, 비트선을 Vss로 하고, 비기입의 경우, 비트선을 Vdd로 한다. 다음으로, 예를 들면 WL7에 의해 선택 셀에 데이터를 기입하는 경우, WL0∼WL4는 Vpass, WL5는 Vss, WL6은 Vdd, WL7은 프로그램 전압 Vpgm, WL8∼WL31은 Vpass로 설정된다. 이 상태에서, 데이터를 기입하는 경우, 워드선 WL7의 게이트가 Vpgm, 채널이 Vss이기 때문에, 기입이 행해진다. 또한, 비기입의 경우, 채널은, 부스트되어 예를 들면 Vpass/2로 된다. 그러나, 기입되는 셀의 수가 많은 경우, 채널은 부스트되기 어렵게 된다. 그런데, 소거 영역을 자기 승압하는 기입 방법은, 반드시 소스측으로부터 기입되어 있다. 따라서, WL5=0으로 하여 부스트하면, WL8∼WL31의 셀은 소거되어 있기 때문에, 채널은 부스트되어, 기입되지 않는다. 이와 같이, 이미 기입된 셀에 부스트한 전하가 이동하지 않도록 해야만 한다. 그러나, 워드선 WL5에 의해 선택되는 셀이 소거 상태인 경우에, 임계 전압이 깊은 경우, 즉, 큰 네가티브의 임계 전압으로 되어 있는 경우, 셀은 오프되지 않게 된다. 따라서, 소거 셀의 임계 전압을 얕게 하는, 즉, 작은 네가티브의 임계 전압으로 할 필요가 있다. This writing method always writes from the source side of the NAND cell, as shown in FIG. The bit line is set to Vss when data is written into the cell, and the bit line is set to Vdd when not writing. Next, for example, when data is written into the selected cell by WL7, WL0 to WL4 are set to Vpass, WL5 is set to Vss, WL6 is set to Vdd, WL7 is set to program voltage Vpgm, and WL8 to WL31 are set to Vpass. In this state, when data is written, writing is performed because the gate of the word line WL7 is Vpgm and the channel is Vss. In addition, in the case of non-writing, the channel is boosted to be Vpass / 2, for example. However, if the number of cells written is large, the channel becomes difficult to boost. By the way, the writing method for self-boosting the erase area is always written from the source side. Therefore, if WL5 = 0 is boosted, the cells of WL8 to WL31 are erased, so the channel is boosted and not written. In this way, the boosted charge must be prevented from moving to the already written cell. However, when the cell selected by the word line WL5 is in an erased state, when the threshold voltage is deep, that is, when the cell is set to a large negative threshold voltage, the cell is not turned off. Therefore, it is necessary to make the threshold voltage of the erase cell shallow, that is, make it the small negative threshold voltage.

이 때문에, 소거 동작 후, 블록 내의 모든 워드선을 선택하고, 프로그램 및 프로그램 베리파이 리드를 행하여, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, "z" 레벨까지 기입 동작을 행한다. 이 때의 프로그램 및 프로그램 베리파이 리드 동작은, 모든 워드선을 선택 상태로 하고, 베리파이 시의 선택 워드선의 전위를 z+Vfix(예를 들면 0V)로 하며, 다른 것은, 통상의 프로그램 및 프로그램 베리파이 리드와 완전히 마찬가지로 행한다. Therefore, after the erase operation, all word lines in the block are selected, the program and the program verify read are performed, and the write operation is performed up to the "z" level as shown in Fig. 8C. At this time, in the program and program verifier read operation, all word lines are selected, and the potential of the selected word line at verifiy is set to z + Vfix (for example, 0 V). The process is performed in the same manner as in the VeriFi read.

상기 실시예에 따르면, 다치 데이터 중의 적어도 2개의 데이터를 네가티브의 임계 전압에 의해 설정하고 있다. 이 때문에, 도 15b에 도시한 바와 같이, 판독 전압 Vread의 범위 내에서, 도 15a에 도시한 종래의 경우에 비해, 설정 가능한 임계 전압의 범위를 넓히는 것이 가능하다. 따라서, 하나의 임계 전압의 분포 폭을 크게 설정할 수 있기 때문에, 프로그램 및 베리파이 횟수를 삭감할 수 있어, 고속 기입을 행할 수 있다. 특히, 이 실시예는, 1개의 메모리 셀에 8치, 또는 16치의 데이터를 기억하는 경우에 유효하다. According to the above embodiment, at least two data of the multi-value data are set by the negative threshold voltage. For this reason, as shown in FIG. 15B, within the range of the read voltage Vread, it is possible to widen the range of the threshold voltage which can be set compared with the conventional case shown in FIG. 15A. Therefore, since the distribution width of one threshold voltage can be set large, the number of programs and verifications can be reduced, and high-speed writing can be performed. In particular, this embodiment is effective when storing 8 or 16 values of data in one memory cell.

또한, 네가티브의 임계 전압을 판독하는 경우, 정전압 발생 회로(71)에 의해 전압 Vfix를 발생하고, 이 전압 Vfix를 셀의 소스 및 웰에 공급함으로써, 셀의 소스 및 웰의 전위를 선택 셀의 워드선의 전위보다 높게 함으로써, 외관상, 워드선에 네가티브 전압을 가한 경우와 동등하게 하고 있다. 또한, 네가티브의 임계 전압을 판독하는 경우, 소스 및 웰과 비선택 비트선을 단락함으로써, 정전압 발생 회로(71)에 유입되는 전류를 저감할 수 있다. 따라서, 정전압 발생 회로(71)를 안정적으로 동작시킬 수 있는 효과를 갖고 있다. In addition, when the negative threshold voltage is read, the voltage Vfix is generated by the constant voltage generator circuit 71, and the voltage Vfix is supplied to the source and the well of the cell so that the potential of the source and the well of the cell is selected. By making it higher than the potential of a line, it is made equivalent to the case where a negative voltage is added to a word line in an external appearance. When the negative threshold voltage is read, the current flowing into the constant voltage generator circuit 71 can be reduced by shorting the source, the well and the unselected bit line. Therefore, it has the effect which can operate the constant voltage generation circuit 71 stably.

또한, 상기 실시예에 따르면, 셀의 게이트에 네가티브 전압을 공급할 필요가 없다. 이 때문에, 로우 디코더를 구성하는 고내압 트랜지스터를 P웰 내에 형성할 필요가 없다. 따라서, 제조 공정의 증가를 방지하는 것이 가능하다. Further, according to the embodiment, there is no need to supply a negative voltage to the gate of the cell. For this reason, it is not necessary to form the high breakdown transistor which comprises a row decoder in a P well. Thus, it is possible to prevent an increase in the manufacturing process.

(제2 실시예)(2nd Example)

상기 제1 실시예에서, 이레이즈 시퀀스 중에, 소거 셀의 임계 전압을 -1.6V로 하는 동작을 행하였다. 그러나, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 페이지의 프로그램 또는, 제2 페이지의 프로그램 중에서 행하는 것도 가능하다. In the first embodiment, an operation is performed in which the threshold voltage of the erase cell is -1.6V during the erase sequence. However, as shown in FIG. 11, it is also possible to carry out from the program of a 1st page or the program of a 2nd page.

제2 실시예에 따르면, 프로그램 동작이 약간 느려지지만, 이레이즈 동작을 고속화하는 것이 가능하다. According to the second embodiment, although the program operation is slightly slowed down, it is possible to speed up the erase operation.

(제3 실시예)(Third Embodiment)

상기 제1, 제2 실시예에서, 포지티브의 리드 및 프로그램 베리파이 리드와, 네가티브의 리드 및 프로그램 베리파이 리드에서, 선택되어 있는 셀의 웰, 소스선, 비선택 비트선, 비선택 블록의 선택 게이트에 가하는 전압을, 네가티브일 때에는 Vfix(예를 들면 1.6V), 포지티브일 때에는 Vss로 변화시켰다. 그러나, 이에 한하지 않고, 포지티브일 때도 네가티브일 때와 마찬가지로, 선택되어 있는 셀의 웰, 소스선, 비선택 비트선, 비선택 블록의 선택 게이트에 가하는 전압을 Vfix로 해도 된다. In the first and second embodiments, the selection of the well, the source line, the unselected bit line, and the unselected block of the selected cell in the positive read and program verify read and the negative read and program verify read. The voltage applied to the gate was changed to Vfix (for example, 1.6V) for negative and Vss for positive. However, the present invention is not limited thereto, and similarly to the negative case, the voltage applied to the well, the source line, the unselected bit line, and the select gate of the unselected block of the selected cell may be Vfix.

제3 실시예에 따르면, 포지티브의 리드와 네가티브의 리드에서, 판독 동작을 변화시킬 필요가 없다. 따라서, 포지티브의 리드와 네가티브의 리드를 동일한 조건에 의해 행할 수 있다. According to the third embodiment, in the positive read and the negative read, there is no need to change the read operation. Therefore, positive lead and negative lead can be performed under the same conditions.

또한, 제1, 제2 실시예에서, 포지티브의 리드와 네가티브의 리드의 판독 동작이 서로 다르기 때문에, 임계 전압의 마진을 많이 설정할 필요가 있다. 그러나, 제3 실시예에서, 판독 동작은 항상 동일하기 때문에, 임계 전압의 마진을 많이 설정할 필요가 없다. 따라서, 다치 데이터의 각 임계 전압의 분포 폭을 넓게 할 수 있어, 고속 기입이 가능하게 된다. Further, in the first and second embodiments, since the read operation of the positive lead and the negative read is different from each other, it is necessary to set a large margin of the threshold voltage. However, in the third embodiment, since the read operation is always the same, it is not necessary to set the margin of the threshold voltage much. Therefore, the distribution width of each threshold voltage of multi-value data can be widened, and high speed writing is attained.

(제4 실시예) (Example 4)

제1 실시예에서, 데이터 기억 회로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 2개의 비트선에 1개 접속하였다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the first embodiment, as shown in Fig. 3, one data storage circuit is connected to two bit lines. However, it is not limited to this.

도 16은 제4 실시예에 따른 메모리 셀 어레이(1)와 데이터 기억 회로(10)의 구성을 도시하고 있다. 즉, 도 16에 도시한 바와 같이, 1개의 비트선에 1개의 데이터 기억 회로(10)를 배치하는 것도 가능하다. 이 경우, 예를 들면 프로그램은, 2개의 비트선에 대하여, 동시에 기입을 행하고, 베리파이 리드 및 리드 시에는, 한쪽의 비트선의 데이터를 판독하고, 다른쪽의 비트선은, 비선택으로 한다. 16 shows the configuration of the memory cell array 1 and the data storage circuit 10 according to the fourth embodiment. That is, as shown in Fig. 16, it is also possible to arrange one data storage circuit 10 on one bit line. In this case, for example, the program writes to two bit lines at the same time, at the time of verify read and read, data of one bit line is read, and the other bit line is unselected.

제4 실시예에 따르면, 동시에 기입하는 셀의 수를 제1 실시예의 2배로 할 수 있기 때문에, 한층 더한 고속 기입을 행하는 것이 가능하다. According to the fourth embodiment, since the number of cells to be written at the same time can be doubled as in the first embodiment, it is possible to perform further high-speed writing.

(제5 실시예) (Example 5)

제5 실시예도 제4 실시예와 마찬가지로, 도 16에 도시한 바와 같이, 1개의 비트선에 1개의 데이터 기억 회로(10)를 접속하고 있다. 프로그램은, 2개의 비트선에 대하여, 동시에 기입을 행하고, 베리파이 리드 및 리드 시에도, 2개의 비트선의 데이터를 판독한다. 이 경우, 소스, 웰 및 중간 전위를 공급하고 있는 정전압 발생 회로(71)(도 1에 도시함)에 전류가 유입된다. 그러나, 베리파이 리드 및 리드 시에도, 모든 비트선의 데이터를 동시에 판독하기 때문에, 다음과 같이 한다. 예를 들면 정전압 발생 회로(71)의 전류가 안정될 때까지의 시간을 확보한다. 또는, 우선, 전류가 큰 셀로부터 데이터를 판독하고, 이 후, 이 전류가 큰 셀을 제외하고, 전류가 작은 셀로부터 다시 판독하고, 재차 이 동작을 반복한다. Like the fourth embodiment, the fifth embodiment also connects one data storage circuit 10 to one bit line. The program writes to the two bit lines at the same time, and reads the data of the two bit lines even at the time of verification read and read. In this case, a current flows into the constant voltage generator circuit 71 (shown in FIG. 1) supplying the source, the well and the intermediate potential. However, since the data of all the bit lines are read at the same time even during the verification read and read, the following is performed. For example, the time until the current of the constant voltage generation circuit 71 is stabilized is secured. Alternatively, first, data is read from a cell with a large current, and after that, except for a cell with a large current, the data is read again from a cell with a small current and the operation is repeated again.

제5 실시예에 따르면, 동시에 기입, 및 리드하는 셀의 수를 제1 실시예의 2배로 할 수 있다. 따라서, 한층 더한 고속화가 가능하다. According to the fifth embodiment, the number of cells which are simultaneously written and read can be doubled as in the first embodiment. Therefore, further high speed is possible.

또한, 상기 각 실시예는, 4치인 경우에 대하여 설명하였지만, 8치, 16치, n치(n은 자연수)의 데이터를 기억하는 반도체 기억 장치에 각 실시예를 적용하는 것이 가능하다. Incidentally, each of the above embodiments has been described for the case of four values, but each embodiment can be applied to a semiconductor memory device for storing data of eight, sixteen, and n values (n is a natural number).

당 분야의 업자라면 부가적인 장점 및 변경들을 용이하게 생성할 수 있다. 따라서, 광의의 관점에서의 본 발명은 본 명세서에 예시되고 기술된 상세한 설명 및 대표 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부된 청구 범위들 및 그 등가물들에 의해 정의된 바와 같은 일반적인 발명적 개념의 정신 또는 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능하다.Those skilled in the art can easily create additional advantages and modifications. Accordingly, the invention in its broadest sense is not limited to the description and representative embodiments illustrated and described herein. Accordingly, various modifications are possible without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

본 발명에 따르면, 메모리 셀에 네가티브의 임계 전압을 설정할 수 있으며, 또한 안정된 동작이 가능한 반도체 기억 장치를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device capable of setting a negative threshold voltage in a memory cell and enabling stable operation.

Claims (22)

반도체 기억 장치에 있어서, In a semiconductor memory device, 복수의 메모리 셀이 매트릭스 형상으로 배치된 메모리 셀 어레이-상기 메모리 셀은 워드선, 및 비트선에 접속되어 있음-와, A memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix shape, the memory cells being connected to word lines and bit lines; 상기 워드선, 및 비트선의 전위를 제어하는 제어 회로A control circuit for controlling the potential of the word line and the bit line 를 포함하고, Including, 상기 제어 회로는, 상기 비트선 중 제1 비트선에 접속된 메모리 셀로부터 판독 동작을 행하는 경우, 상기 제1 비트선에 인접하여 배치된 제2 비트선과, 상기 메모리 셀 어레이의 소스선에, 제1 전압을 공급하는 반도체 기억 장치.When the readout operation is performed from a memory cell connected to a first bit line among the bit lines, the control circuit includes a second bit line disposed adjacent to the first bit line and a source line of the memory cell array. 1 semiconductor memory for supplying voltage. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어 회로는, 상기 제1 비트선에 접속된 메모리 셀로부터 데이터를 판독하는 경우, 상기 메모리 셀 어레이가 형성된 웰에도 상기 제1 전압을 공급하는 반도체 기억 장치.And the control circuit supplies the first voltage to a well in which the memory cell array is formed when reading data from a memory cell connected to the first bit line. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어 회로는, 상기 제1 전압을 발생하는 정전압 발생 회로를 포함하고 있는 반도체 기억 장치.And the control circuit includes a constant voltage generator circuit for generating the first voltage. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 정전압 발생 회로와 상기 메모리 셀 어레이의 소스선 사이에 접속되는 적어도 1개의 제1 스위치를 더 포함하는 반도체 기억 장치.And at least one first switch connected between said constant voltage generating circuit and a source line of said memory cell array. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 정전압 발생 회로와 상기 메모리 셀 어레이의 웰 사이에 접속되는 적어도 1개의 제2 스위치를 더 포함하는 반도체 기억 장치.And at least one second switch connected between said constant voltage generating circuit and said well of said memory cell array. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어 회로는, 상기 판독 동작 시에, 제1 비트선에 제1 프리차지 전압을 공급한 후, 상기 워드선에 소정의 전압을 공급하며, 상기 비트선의 전위 변화를 판독하는 반도체 기억 장치.And the control circuit supplies a predetermined voltage to the word line after supplying a first precharge voltage to a first bit line during the read operation, and reads a potential change of the bit line. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 비트선에 공급하는 제1 프리차지 전압은, 상기 제1 전압보다 높은 전압인 반도체 기억 장치.The first precharge voltage supplied to the first bit line is a voltage higher than the first voltage. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 비트선의 전하는, 상기 메모리 셀, 소스선을 통해 상기 제2 비트선으로 이동하는 반도체 기억 장치.The charge of the first bit line moves to the second bit line through the memory cell and the source line. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 소스선에 접속되며, 소거 동작 시에 온으로 되어, 상기 소스선 및 상기 웰에 소거 전압을 공급하는 적어도 1개의 제3 스위치를 더 포함하는 반도체 기억 장치.And at least one third switch connected to the source line and turned on during an erase operation to supply an erase voltage to the source line and the well. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 웰에 접속되며, 소거 동작 시에 온으로 되어, 상기 소스선 및 상기 웰에 소거 전압을 공급하는 적어도 1개의 제4 스위치를 더 포함하는 반도체 기억 장치.And at least one fourth switch connected to the well and turned on during an erase operation to supply an erase voltage to the source line and the well. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 전압은, 접지 전압인 반도체 기억 장치.And said first voltage is a ground voltage. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 일단이 상기 비트선에 접속된 제1 트랜지스터와, A first transistor having one end connected to the bit line; 상기 제1 트랜지스터의 타단에 일단이 접속되며, 타단에 제1 신호가 공급되는 캐패시터를 더 포함하고, One end is connected to the other end of the first transistor, further comprising a capacitor to which the first signal is supplied to the other end, 상기 제어 회로는, 상기 제1 비트선의 전위를 판독하는 경우, 상기 캐패시터의 일단에 제3 전압을 공급한 후, 상기 제1 신호를 로우 레벨로부터 하이 레벨로 함으로써, 상기 캐패시터의 일단의 전압을 상기 제3 전압보다 높은 전압으로 승압하여, 제1 트랜지스터의 게이트에 소정의 전압을 인가함으로써, 상기 제1 비트선의 전위를 판독하고, 상기 제1 트랜지스터를 오프한 후, 상기 제1 신호를 하이 레벨로부터 로우 레벨로 설정하는 반도체 기억 장치.When the control circuit reads the potential of the first bit line, the control circuit supplies a third voltage to one end of the capacitor, and then sets the first signal from the low level to the high level, thereby raising the voltage of the one end of the capacitor. By boosting the voltage to a voltage higher than the third voltage and applying a predetermined voltage to the gate of the first transistor, the potential of the first bit line is read, the first transistor is turned off, and the first signal is turned off from the high level. A semiconductor memory device set at a low level. 반도체 기억 장치에 있어서, In a semiconductor memory device, 복수의 메모리 셀이 매트릭스 형상으로 배치된 메모리 셀 어레이-상기 메모리 셀은 워드선, 및 비트선에 접속되어 있음-와, A memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix shape, the memory cells being connected to word lines and bit lines; 상기 워드선, 비트선, 소스선, 및 웰의 전위를 제어하는 제어 회로, 및A control circuit for controlling potentials of the word line, bit line, source line, and well; 제1 전압 및 제2 전압을 발생하는 정전압 발생 회로Constant voltage generation circuit for generating a first voltage and a second voltage 를 포함하고, Including, 상기 메모리 셀은, 제1 상태, 제2 상태 내지 제n 상태(n은 2 이상의 자연수)의 n개의 상태를 갖고, 상기 제어 회로는, 제1 상태, 제2 상태 내지 제k 상태(k≤n, k는 자연수)의 상태를 판독하는 경우, 상기 메모리 셀 어레이의 소스선에, 상기 정전압 발생 회로에 의해 발생된 상기 제1 전압을 공급하고, 제(k+1) 상태 내지 제n 상태의 상태를 판독하는 경우, 상기 메모리 셀 어레이의 소스선에, 상기 제2 전압을 공급하는 반도체 기억 장치.The memory cell has n states of a first state and a second state to an nth state (n is a natural number of two or more), and the control circuit includes a first state and a second state to a kth state (k ≦ n , k is a natural number), the first voltage generated by the constant voltage generation circuit is supplied to a source line of the memory cell array, and the state of the (k + 1) to nth states And a second voltage are supplied to a source line of the memory cell array. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 제어 회로는, 제1 상태, 제2 상태 내지 제k 상태(k≤n, k는 자연수)의 상태를 판독하는 경우, 상기 메모리 셀 어레이의 웰에도, 상기 정전압 발생 회로에 의해 발생된 상기 제1 전압을 공급하고, 제(k+1) 상태 내지 제n 상태의 상태를 판독하는 경우, 상기 메모리 셀 어레이의 웰에도 상기 제2 전압을 공급하는 반도체 기억 장치.When the control circuit reads out the states of the first state, the second state to the kth state (k ≦ n, k is a natural number), the control circuit generates the first voltage generated by the constant voltage generation circuit in the well of the memory cell array. And a second voltage is supplied to a well of the memory cell array when the first voltage is supplied and the state of the (k + 1) th to nth states is read. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 제2 전압은, 상기 제1 전압보다 낮은 반도체 기억 장치.And the second voltage is lower than the first voltage. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 제어 회로는, 상기 제1 상태, 제2 상태 내지 제k 상태(k≤n, k는 자연수)의 상태를 판독하는 경우, 상기 비트선 중, 선택된 비트선에는, 제1 프리차지 전압을 공급하고, 제(k+1) 상태 내지 제n 상태의 상태를 판독하는 경우, 상기 선택된 비트선에는, 제2 프리차지 전압을 공급하는 반도체 기억 장치.The control circuit supplies a first precharge voltage to selected bit lines among the bit lines when reading the states of the first state, the second state to the kth state (k ≦ n, k is a natural number). And reading a state of the (k + 1) th to the nth state, and supplying a second precharge voltage to the selected bit line. 제16항에 있어서, The method of claim 16, 상기 제1 프리차지 전압과 상기 제1 전압의 차와, 상기 제2 프리차지 전압과 상기 제2 전압의 차는 동일한 반도체 기억 장치.And a difference between the first precharge voltage and the first voltage and a difference between the second precharge voltage and the second voltage are the same. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 제어 회로는, 상기 비트선 중 제1 비트선에 접속된 메모리 셀로부터 데 이터의 판독 동작을 행하는 경우에, 상기 제1 상태, 제2 상태 내지 제k 상태(k≤n, k는 자연수)의 상태를 판독하는 경우, 상기 제1 비트선에 인접하여 배치된 제2 비트선에, 상기 정전압 발생 회로에 의해 발생된 상기 제1 전압을 공급하고, 제(k+1) 상태 내지 제n 상태의 상태를 판독하는 경우, 상기 제2 비트선에 상기 제2 전압을 공급하는 반도체 기억 장치.The control circuit, when performing data read operation from a memory cell connected to a first bit line among the bit lines, includes the first state, the second state to the kth state (k≤n, k is a natural number). When the state of is read, the first voltage generated by the constant voltage generation circuit is supplied to a second bit line disposed adjacent to the first bit line, and the (k + 1) to nth states are provided. And the second voltage supply the second voltage to the second bit line. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 메모리 셀에 기입하는 데이터 및 상기 메모리 셀로부터 판독된 데이터를 기억하는 데이터 기억 회로를 더 포함하는 반도체 기억 장치.And a data storage circuit for storing data written to the memory cell and data read from the memory cell. 제19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 데이터 기억 회로는, 한 쌍의 비트선에 접속되는 반도체 기억 장치.The data storage circuit is a semiconductor memory device connected to a pair of bit lines. 제19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 데이터 기억 회로는, 1개의 비트선에 접속되는 반도체 기억 장치.The data storage circuit is a semiconductor memory device connected to one bit line. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 일단이 상기 비트선에 접속된 제1 트랜지스터와, A first transistor having one end connected to the bit line; 상기 제1 트랜지스터의 타단에 일단이 접속되며, 타단에 제1 신호가 공급되는 캐패시터를 더 포함하고, One end is connected to the other end of the first transistor, further comprising a capacitor to which the first signal is supplied to the other end, 상기 제어 회로는, 상기 제1 비트선의 전위를 판독하는 경우, 상기 캐패시터의 일단에 제3 전압을 공급한 후, 상기 제1 신호를 로우 레벨로부터 하이 레벨로 함으로써, 상기 캐패시터의 일단의 전압을 상기 제3 전압보다 높은 전압으로 승압하여, 제1 트랜지스터의 게이트에 소정의 전압을 인가함으로써, 상기 제1 비트선의 전위를 판독하고, 상기 제1 트랜지스터를 오프한 후, 상기 제1 신호를 하이 레벨로부터 로우 레벨로 설정하는 반도체 기억 장치.When the control circuit reads the potential of the first bit line, the control circuit supplies a third voltage to one end of the capacitor, and then sets the first signal from the low level to the high level, thereby raising the voltage of the one end of the capacitor. 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